[發(fā)明專利]一種基于Hough變換和優(yōu)化K均值聚類的反艦導(dǎo)彈編隊(duì)識(shí)別目標(biāo)選擇系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111097989.9
• 申請(qǐng)日: 2021-09-18
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113867342B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-09-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃雋;吳鵬飛;劉方;李曉寶;張浩然;劉玥
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍海軍工程大學(xué)
• 主分類號(hào): G05D1/02
• 分類號(hào): G05D1/02
• 代理公司: 重慶縉云專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 50237
• 代理人: 王翔

本發(fā)明公開(kāi)一種基于Hough變換和優(yōu)化K均值聚類的反艦導(dǎo)彈編隊(duì)識(shí)別目標(biāo)選擇系統(tǒng)，包括運(yùn)動(dòng)態(tài)勢(shì)監(jiān)測(cè)模塊、隊(duì)形輪廓識(shí)別模塊、目指態(tài)勢(shì)建立模塊、打擊目標(biāo)獲取模塊、目標(biāo)打擊模塊；本發(fā)明基于Hough變換和優(yōu)化K均值聚類算法，提出反艦導(dǎo)彈編隊(duì)識(shí)別目標(biāo)選擇建模方法，提高效率，增強(qiáng)工程操作性，對(duì)于反艦作戰(zhàn)模擬具有重要意義。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及編隊(duì)識(shí)別領(lǐng)域，具體是一種基于Hough變換和優(yōu)化K均值聚類的反艦導(dǎo)彈編隊(duì)識(shí)別目標(biāo)選擇系統(tǒng)。

背景技術(shù)

反艦導(dǎo)彈的目標(biāo)選擇通常有特征識(shí)別和編隊(duì)識(shí)別兩類技術(shù)。特征識(shí)別依賴指定目標(biāo)區(qū)別于編隊(duì)其它艦艇的單一特征、或者多特征加權(quán)的綜合特征，但隨著反艦導(dǎo)彈射程增長(zhǎng)帶來(lái)的自控時(shí)間的增長(zhǎng)，末端編隊(duì)?wèi)B(tài)勢(shì)的變化已不符合發(fā)射前確定的特征，從而超出反艦導(dǎo)彈特征識(shí)別的能力。編隊(duì)識(shí)別是將導(dǎo)彈末制導(dǎo)雷達(dá)搜捕得到的編隊(duì)?wèi)B(tài)勢(shì)，與存在彈上的編隊(duì)?wèi)B(tài)勢(shì)(目標(biāo)指示階段實(shí)時(shí)探測(cè)或者情報(bào)數(shù)據(jù)庫(kù)預(yù)先存儲(chǔ))進(jìn)行比對(duì)，通過(guò)匹配兩個(gè)態(tài)勢(shì)的編隊(duì)特征相似程度，并排序識(shí)別出編隊(duì)預(yù)定目標(biāo)進(jìn)行精確打擊的過(guò)程。

一類編隊(duì)識(shí)別方法是根據(jù)隊(duì)形相關(guān)參數(shù)在量測(cè)空間結(jié)合編隊(duì)模板直接計(jì)算判斷。例如，1)以陣群成員位置觀測(cè)集合和先驗(yàn)隊(duì)形模板的最大勢(shì)匹配子集中心作為基準(zhǔn)點(diǎn)描述觀測(cè)和模板的隊(duì)形，通過(guò)隊(duì)形描述匹配識(shí)別觀測(cè)陣群目標(biāo)隊(duì)形，該方法工程上可操作性較弱；2)根據(jù)隊(duì)形模板與待識(shí)別編隊(duì)各艦方位角的方位距離建立空間場(chǎng)景方向相似性判別函數(shù)進(jìn)行隊(duì)形判別。已知編隊(duì)排序的要求過(guò)高，降低了方法適用性，且不同隊(duì)形判斷區(qū)分度不高、看齊角對(duì)判斷影響過(guò)大；3)用隊(duì)列線數(shù)量和隊(duì)列角建立編隊(duì)線型隊(duì)形模板，給出基準(zhǔn)目標(biāo)、其它目標(biāo)相對(duì)隊(duì)列方位和相似性量度的數(shù)學(xué)模型，從而判斷目標(biāo)是否位于同一隊(duì)列線，聚類獲得隊(duì)列線數(shù)量，從而識(shí)別隊(duì)形，相似性量度要求方位角偏差必須小于探測(cè)誤差，對(duì)目標(biāo)位于同一隊(duì)列線的判斷不夠嚴(yán)謹(jǐn)。

另一類編隊(duì)識(shí)別是將目標(biāo)從量測(cè)空間轉(zhuǎn)換到參數(shù)空間參數(shù)，結(jié)合編隊(duì)模板進(jìn)行匹配判斷，如針對(duì)隊(duì)形形狀和群體成員在隊(duì)形中的分布規(guī)律建立特征模型和特征模板，基于模板滑動(dòng)匹配識(shí)別隊(duì)型類型，該方法可識(shí)別線型隊(duì)型，但聚類過(guò)程復(fù)雜，實(shí)時(shí)性較弱；同時(shí)存在以D/L代價(jià)函數(shù)優(yōu)化聚類數(shù)的K均值聚類算法的方法，D/L代價(jià)函數(shù)具有遞減特性，聚類數(shù)優(yōu)化和聚類迭代過(guò)程相互獨(dú)立，存在多個(gè)局部最優(yōu)值、關(guān)鍵聚類數(shù)段區(qū)分度不明顯、對(duì)典型聚類問(wèn)題優(yōu)化數(shù)略高于理論值問(wèn)題。共性問(wèn)題是未考慮檢測(cè)區(qū)間對(duì)聚類效果的影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于Hough變換和優(yōu)化K均值聚類的反艦導(dǎo)彈編隊(duì)識(shí)別目標(biāo)選擇系統(tǒng)，包括運(yùn)動(dòng)態(tài)勢(shì)監(jiān)測(cè)模塊、隊(duì)形輪廓識(shí)別模塊、目指態(tài)勢(shì)建立模塊、打擊目標(biāo)獲取模塊、目標(biāo)打擊模塊。

運(yùn)動(dòng)態(tài)勢(shì)監(jiān)測(cè)模塊監(jiān)測(cè)目標(biāo)編隊(duì)中所有成員的坐標(biāo)，獲得目標(biāo)編隊(duì)的運(yùn)動(dòng)態(tài)勢(shì)。所述隊(duì)形輪廓識(shí)別模塊對(duì)目標(biāo)編隊(duì)的運(yùn)動(dòng)態(tài)勢(shì)進(jìn)行Hough變換，識(shí)別目標(biāo)編隊(duì)的隊(duì)形輪廓。所述目指態(tài)勢(shì)建立模塊根據(jù)目標(biāo)編隊(duì)的隊(duì)形輪廓，建立目指態(tài)勢(shì)模型，并對(duì)目標(biāo)編隊(duì)中所有成員進(jìn)行排序編號(hào)。所述打擊目標(biāo)獲取模塊選定目標(biāo)編隊(duì)中的打擊目標(biāo)P，并確定打擊目標(biāo)的相對(duì)編號(hào)B-P。B為目標(biāo)編隊(duì)中基準(zhǔn)艦的編號(hào)。所述目標(biāo)打擊模塊向打擊目標(biāo)發(fā)射導(dǎo)彈。所述導(dǎo)彈帶有末制導(dǎo)雷達(dá)。在導(dǎo)彈自控飛行結(jié)束后，導(dǎo)彈末制導(dǎo)雷達(dá)開(kāi)啟。所述末制導(dǎo)雷達(dá)獲取目標(biāo)編隊(duì)當(dāng)前的運(yùn)動(dòng)態(tài)勢(shì)，進(jìn)行Hough變換，從而識(shí)別出目標(biāo)編隊(duì)的當(dāng)前隊(duì)形輪廓。所述末制導(dǎo)雷達(dá)對(duì)目標(biāo)編隊(duì)每個(gè)回波信號(hào)進(jìn)行排序編號(hào)，并比對(duì)目指態(tài)勢(shì)建立模塊中的目標(biāo)編隊(duì)編號(hào)和當(dāng)前排序編號(hào)，確定打擊目標(biāo)P。所述導(dǎo)彈捕捉、跟蹤所述打擊目標(biāo)P并完成打擊。

進(jìn)一步，識(shí)別目標(biāo)編隊(duì)的隊(duì)形輪廓的步驟包括：

1)基于點(diǎn)和線的對(duì)偶性，利用Hough變換函數(shù)建立量測(cè)空間內(nèi)的點(diǎn)與參數(shù)空間的曲線的對(duì)應(yīng)關(guān)系。(X,Z)為坐標(biāo)；

對(duì)于量測(cè)空間中任意點(diǎn)Hough變換函數(shù)如下所示：

ρ＝X?cosθ+Z?sinθ

式中，θ為量測(cè)空間原點(diǎn)到過(guò)該點(diǎn)的任意一條直線的垂線與X軸正向所成的夾角。|ρ|是垂線長(zhǎng)度。