[發(fā)明專利]一種基于水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)的多目標(biāo)數(shù)據(jù)融合方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110160214.1
• 申請(qǐng)日: 2011-06-15
• 公開（公告）號(hào): CN102833882A
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曹利;李宇;黃勇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院聲學(xué)研究所
• 主分類號(hào): H04W84/18
• 分類號(hào): H04W84/18
• 代理公司: 北京法思騰知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11318
• 代理人: 楊小蓉;高宇

1.一種基于水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)的多目標(biāo)數(shù)據(jù)融合方法，該數(shù)據(jù)融合方法用于實(shí)時(shí)進(jìn)行多目標(biāo)的航跡起始、航跡維持和航跡刪除，所述方法包含如下步驟：

步驟101，在觀測(cè)區(qū)域布放若干水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)的采集節(jié)點(diǎn)步驟，在水域中布放N個(gè)采集節(jié)點(diǎn)，所述N個(gè)采集節(jié)點(diǎn)采用線陣列水聽器或者矢量水聽器作為探測(cè)部分，該探測(cè)部分還進(jìn)行實(shí)時(shí)信號(hào)處理，得到所述各個(gè)采集節(jié)點(diǎn)在所述觀測(cè)區(qū)域中觀測(cè)到的若干目標(biāo)元素的方位信息，并將得到的方位信息通過水下網(wǎng)傳輸給主節(jié)點(diǎn)；

步驟102，所述主節(jié)點(diǎn)對(duì)所述方位信息進(jìn)行數(shù)據(jù)融合的步驟，該主節(jié)點(diǎn)首先將所述方位信息與該主節(jié)點(diǎn)已經(jīng)存儲(chǔ)的目標(biāo)的信息數(shù)據(jù)采用數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)策略進(jìn)行數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，然后對(duì)多目標(biāo)進(jìn)行跟蹤和定位，以完成對(duì)多目標(biāo)的航跡起始、航跡維持和航跡刪除；

其中，所述目標(biāo)包含：確定性目標(biāo)集合和試驗(yàn)性目標(biāo)集合；其中，所述確定性目標(biāo)集合是所述采集節(jié)點(diǎn)探測(cè)到的某一時(shí)間段內(nèi)連續(xù)存在于所述觀測(cè)區(qū)域中的目標(biāo)的集合；所述試驗(yàn)性目標(biāo)集合是所述采集節(jié)點(diǎn)探測(cè)到的但不確定是否在某一連續(xù)的時(shí)間段內(nèi)能夠連續(xù)出現(xiàn)的目標(biāo)的集合，當(dāng)所述試驗(yàn)性目標(biāo)集合中某個(gè)目標(biāo)如果能夠連續(xù)關(guān)聯(lián)所述方位信息的次數(shù)達(dá)到某一設(shè)定閾值C₁次時(shí)，該試驗(yàn)性目標(biāo)就轉(zhuǎn)換為確定性目標(biāo)集合中的一個(gè)目標(biāo)；所述N≥3。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)的多目標(biāo)數(shù)據(jù)融合方法，其特征在于，所述數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)策略為：對(duì)所述采集節(jié)點(diǎn)最新發(fā)送的方位值依次與存放在所述主節(jié)點(diǎn)上的確定性目標(biāo)集合中的每一個(gè)目標(biāo)元素、試驗(yàn)性目標(biāo)集合中每一個(gè)目標(biāo)元素逐一進(jìn)行測(cè)量的方位信息值與目標(biāo)的航跡進(jìn)行關(guān)聯(lián)，進(jìn)而確定所述各采集節(jié)點(diǎn)的每一個(gè)方位信息值來自于所述確定性目標(biāo)集合或所述試驗(yàn)性目標(biāo)集合中的哪一個(gè)目標(biāo)；如果上述步驟之后，還有測(cè)量值沒有關(guān)聯(lián)上任何目標(biāo)，則將剩余的方位測(cè)量值在其內(nèi)部進(jìn)行方位測(cè)量值與方位測(cè)量值數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，進(jìn)一步判斷是否有新的試驗(yàn)性目標(biāo)出現(xiàn)，如果該所述剩余的方位信息之間的方位測(cè)量值與方位測(cè)量值數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)未能產(chǎn)生任何試驗(yàn)性目標(biāo)，則扔棄該剩余的方位測(cè)量值；如果產(chǎn)生了新的試驗(yàn)性目標(biāo)，則利用最小二乘定位算法進(jìn)行試驗(yàn)性目標(biāo)的航跡起始。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)的多目標(biāo)數(shù)據(jù)融合方法，其特征在于，所述采用數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)策略對(duì)多目標(biāo)進(jìn)行跟蹤定位進(jìn)一步包含如下步驟：

步驟201，將所述方位信息與存放在所述主節(jié)點(diǎn)上的確定性目標(biāo)集合中的目標(biāo)進(jìn)行測(cè)量值與航跡數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，然后將剩余的未被關(guān)聯(lián)到的方位信息數(shù)據(jù)與存放在所述主節(jié)點(diǎn)上的試驗(yàn)性目標(biāo)集合中的目標(biāo)進(jìn)行測(cè)量值與航跡數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，用于確定所述方位信息中的每一個(gè)方位值來自于所述確定性目標(biāo)集合或所述試驗(yàn)性目標(biāo)集合中的哪一個(gè)目標(biāo)；

步驟202，航跡更新和預(yù)測(cè)的步驟，若所述確定性目標(biāo)集合或所述試驗(yàn)性目標(biāo)集合中的一個(gè)目標(biāo)被兩個(gè)以上的方位信息數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，則用所述最新的方位信息對(duì)該目標(biāo)的航跡信息進(jìn)行更新；如果一個(gè)目標(biāo)元素能關(guān)聯(lián)到的方位信息的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)小于2個(gè)，則將該目標(biāo)元素的狀態(tài)預(yù)測(cè)值作為當(dāng)前時(shí)刻的航跡信息的更新值；

步驟203，確定性目標(biāo)航跡起始和航跡刪除的步驟，根據(jù)設(shè)定的閾值檢查各個(gè)目標(biāo)元素的狀態(tài)，進(jìn)行目標(biāo)元素的角色轉(zhuǎn)變，即若有所述確定性目標(biāo)集合中的某個(gè)目標(biāo)元素連續(xù)未被所述方位信息關(guān)聯(lián)的次數(shù)超過某一設(shè)定閾值C₂，則刪除該確定性目標(biāo)元素；若有所述試驗(yàn)性目標(biāo)集合中的某個(gè)目標(biāo)元素連續(xù)被采集節(jié)點(diǎn)方位信息關(guān)聯(lián)的次數(shù)超過另一個(gè)設(shè)定閾值C₁，則將該試驗(yàn)性目標(biāo)元素轉(zhuǎn)變?yōu)榇_定性目標(biāo)集合中的一個(gè)目標(biāo)元素；

步驟204，將未關(guān)聯(lián)到任何目標(biāo)元素的方位信息之間進(jìn)行測(cè)量值與測(cè)量值數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，在關(guān)聯(lián)過程之中檢查是否有新的試驗(yàn)性目標(biāo)出現(xiàn)；如果發(fā)現(xiàn)有新的試驗(yàn)性目標(biāo)元素出現(xiàn)，則對(duì)該試驗(yàn)性目標(biāo)元素進(jìn)行初始化，

其中，所述初始化包含：采用最小二乘法進(jìn)行定位的位置信息初始化，速度設(shè)置為0。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)的多目標(biāo)數(shù)據(jù)融合方法，其特征在于，步驟201所述的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)算法采用經(jīng)典的最近鄰算法。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)的多目標(biāo)數(shù)據(jù)融合方法，其特征在于，步驟202所述狀態(tài)更新算法采用擴(kuò)展卡爾曼濾波。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于水聲傳感器網(wǎng)絡(luò)的多目標(biāo)數(shù)據(jù)融合方法，其特征在于，步驟204所述數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)算法采用最小距離法。