一种光频域多传感器航迹关联方法及系统.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115855025A(43)申请公布日2023.03.28(21)申请号202211595205.X(22)申请日2022.12.12(71)申请人华中光电技术研究所（中国船舶集团有限公司第七一七研究所）地址430223湖北省武汉市洪山区雄楚大街981号(72)发明人李阳阳姚守悝李君波周少杰何大华(74)专利代理机构湖北武汉永嘉专利代理有限公司42102专利代理师许美红(51)Int.Cl.G01C21/00(2006.01)G01C21/20(2006.01)权利要求书3页说明书7页附图2页(54)发明名称一种光频域多传感器航迹关联方法及系统(57)摘要本发明公开了一种光频域多传感器航迹关联方法其主要包括以下步骤：S1、构建全局坐标系；S2、测量俯仰角度和方位角度；S3、估计俯仰和方位角度；S4、估计目标实际位置；S5、坐标互联获得目标航迹；本发明利用多传感器测量多个目标点，得到每个目标相对于每一个传感器的测量俯仰和方位角度，并对每个目标相对于每一个传感器的俯仰角和方位角进行估计，根据测量和估计角度信息构建适应函数，通过遗传算法进行迭代优化获得最优航迹信息。本发明的方法将航迹关联问题转化为数学最小优化问题，根据不同传感器跟踪同一个目标得到的航迹，形成一条精度更高的系统航迹，提高整个信息融合系统的稳定性和鲁棒性。CN115855025ACN115855025A权利要求书1/3页1.一种光频域多传感器航迹关联方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、构建全局坐标系：构建全局坐标系，并确定m个传感器相对于全局坐标系原点位置的坐标Si＝(xsi，ysi，zsi)，i＝1，2，…，m，以及n个目标在全局坐标中系中的位置坐标Ti＝(xtj，ytj，ztj)，j＝1，2，…，n；S2、测量俯仰角度和方位角度：利用多传感器测量多个目标点，对测量的数据进行时间对准，计算每个目标相对于每一个传感器的测量俯仰角度和方位角度，计算公式为其中，为第j个目标的位置相对与第i个传感器的测量俯仰角度，θij为第个j目标的位置相对与第i个传感器的测量方位角度，xsi，ysi，zsi为第i个传感器在全局坐标系中的坐标，xtj，ytj，ztj为第j个目标在全局坐标系中的坐标，v为噪声误差；S3、估计俯仰角度和方位角度：在传感器有效作用距离范围内，随机产生n组目标坐标位置Oi＝(xoj，yoj，zoj)，j＝1，2，…，n，并将n组目标数据进行编码，计算该n组数据相对于m个传感器的直接俯仰角作为估计俯仰角度和方位角度，计算公式为其中，h(Si，Oj)为预测目标Oj相对于第i个传感器的估计俯仰角度，g(Si，Oj)为预测目标Oj相对于第i个传感器的估计方位角度，xoj，yoj，zoj为第j个目标在全局坐标系中的预估坐标值。S4、估算目标实际位置：根据估计与测量的俯仰角度和方位角度构建适应度函数Fit，公式为并通过遗传算法得到新的n组数据，重复步骤S3、S4，完成迭代优化后获得n个目标的实际位置估算值；S5、坐标互联获得目标航迹：对n个目标的实际位置估算值统一到全局坐标中系中，进行空间对准，重复步骤S2～S4获得下一时刻的n个目标的实际位置估算值，将同一目标不同时刻的位置坐标相互连接，到目标的航迹信息。2.根据权利要求1所述的光频域多传感器航迹关联方法，其特征在于，步骤S1中的全局坐标系为世界坐标系中或WGS84坐标系。3.根据权利要求1所述的一种光频域多传感器航迹关联方法，其特征在于，步骤S2中的对测量的数据进行时间对准是指把各航迹的点迹外推到同一时刻，得到该俯仰角度和方位2CN115855025A权利要求书2/3页角度数组。4.根据权利要求1所述的光频域多传感器航迹关联方法，其特征在于，步骤S2中的噪声误差为服从均值为v，标准差为σ的高斯分布误差。5.根据权利要求1所述的光频域多传感器航迹关联方法，其特征在于，步骤S3中的将n组目标数据进行编码是指将n组数据进行二进制编码或者十进制编码。6.根据权利要求1所述的光频域多传感器航迹关联方法，其特征在于，步骤S4中的通过遗传算法得到新的n组数据是指通过变异算子、交叉算子和重组算子得到新的n组数据。7.根据权利要求1所述的光频域多传感器航迹关联方法，其特征在于，步骤S4中的完成迭代优化是指迭代次数达到所设置的最大迭代次数，或者适应度函数小于设置的阈值时，停止迭代。8.一种光频域多传感器航迹关联系统，其特征在于，包括：全局坐标系构建模块，用于构建全局坐标系，并确定m个传感器相对于全局坐标系原点位置的坐标Si＝(xsi，ysi，zsi)，i＝1，2，…，m，以及n个目标在全局坐标中系中的位置坐标Ti＝(xtj，ytj，ztj)，j＝1，2，…，n；测量俯仰角度和方位