基于改进三次B样条曲线的空中目标航迹平滑方法及系统.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115755961A(43)申请公布日2023.03.07(21)申请号202211416301.3(22)申请日2022.11.12(71)申请人中国人民解放军战略支援部队信息工程大学地址450000河南省郑州市高新区科学大道62号(72)发明人王硕吴楠黄洁王建涛党同心余思雨(74)专利代理机构郑州大通专利商标代理有限公司41111专利代理师周艳巧(51)Int.Cl.G05D1/10(2006.01)权利要求书2页说明书9页附图3页(54)发明名称基于改进三次B样条曲线的空中目标航迹平滑方法及系统(57)摘要本发明属于雷达数据处理技术领域，特别涉及一种基于改进三次B样条曲线的空中目标航迹平滑方法及系统，首先构建空中目标原始航迹数据的三次B样条曲线，并将目标航迹数据点参数化；并利用遗传算法进行节点矢量自适应调整，利用最小二乘法获取B样条曲线的控制顶点，依据节点分布位置的候选基因来构建染色体，将空中目标过载限制和转弯半径作为适应度函数的约束条件，利用适应度函数来寻找最优节点矢量，使目标航迹数据在平滑过程中同时满足空中目标机动性能要求；利用调整后的节点矢量来平滑处理目标航迹。本发明能够使平滑后的目标航迹数据满足飞机机动性能限制，并且能够保留航迹细节特征，便于空中目标航迹数据处理中的应用。CN115755961ACN115755961A权利要求书1/2页1.一种基于改进三次B样条曲线的空中目标航迹平滑方法，其特征在于，包含如下内容：构建空中目标原始航迹数据的三次B样条曲线，并将目标航迹数据点参数化；针对参数化后的曲线节点矢量，利用遗传算法进行节点矢量自适应调整，其中，自适应调整中，利用最小二乘法获取B样条曲线的控制顶点，依据节点分布位置的候选基因来构建染色体，将空中目标过载限制和转弯半径作为适应度函数的约束条件，利用适应度函数来寻找最优节点矢量，使目标航迹数据在平滑过程中同时满足空中目标机动性能要求；利用调整后的节点矢量来平滑处理目标航迹。2.根据权利要求1所述的基于改进三次B样条曲线的空中目标航迹平滑方法，其特征在于，构建的k次B样条曲线方程表示为：其中，di为控制顶点，i＝0,1,...n，Ni,k为k次B样条基函数，u为节点矢量，n为节点数。3.根据权利要求1或2所述的基于改进三次B样条曲线的空中目标航迹平滑方法，其特征在于，将目标航迹数据点参数化中，采用均匀参数化方法进行参数化处理，其中，参数化处理过程表示为：i为节点序号，m为原始数据点数。4.根据权利要求1所述的基于改进三次B样条曲线的空中目标航迹平滑方法，其特征在于，针对参数化后的曲线节点矢量，利用遗传算法进行自适应调整，包含：首先，将曲线的定义域转换为规范参数域，设置节点矢量两端的节点取值，并确定曲线内节点范围；然后，利用遗传算法对曲线内节点矢量进行自适应调整。5.根据权利要求4所述的基于改进三次B样条曲线的空中目标航迹平滑方法，其特征在于，利用最小二乘法获取B样条曲线的控制顶点，包含如下内容：首先，通过端点插值，使边界航迹数据点与控制顶点相同；接着，应用最小二乘法原理，依据航迹数据点目标函数来构建以内部控制顶点为未知量的线性方程组；然后，利用线性方程组并通过节点矢量来获取三次B样条曲线的全部控制顶点。6.根据权利要求5所述的基于改进三次B样条曲线的空中目标航迹平滑方法，其特征在于，构建的线性方程组表示为：(NTN)D＝NTR，其中，N表示(m‑2)×(n‑2)的B样条曲线基函数标量矩阵，R、D分别表示系数矩阵，ri＝qi‑q0N0,k(ui)‑qm‑1Nn‑1,k(ui)，i＝1,2,...,m‑2，di为控制顶点，Ni,k为k次B样条基函数，ui为序号为i的节点矢量，m为原始数据点数，qi为航迹数据点。7.根据权利要求1所述的基于改进三次B样条曲线的空中目标航迹平滑方法，其特征在于，适应度函数表示为：其中，a为过载限制向量，r为空中2CN115755961A权利要求书2/2页目标圆周运动的转弯半径，χ为用于表示观测值与推断值之间偏离程度的卡方值，AIC和BIC为用于权衡三次B样条曲线复杂度和曲线平滑优良性的两个惩罚信息标准，且n为控制顶点数，m为原始数据点数，Xj为原始数据，di为控制顶点，Ni,k为k次B样条基函数，ui为序号为i的节点矢量。8.一种基于改进三次B样条曲线的空中目标航迹平滑系统，其特征在于，包含：数据点参数化模块、节点矢量适应调整模块和曲线平滑处理模块，其中，数据点参数化模块，用于构建空中目标原始航迹数据的三次B样条曲线，并将目标航迹数据点参数化；节点矢量适应调整模块，用于针对参数化后的曲线节点矢量，利用遗传算法进行节点矢量自适应调整，其中，自适应调整中，利用最小二乘法获取B样条曲