[發(fā)明專利]一種基于Hough變換和優(yōu)化K均值聚類的反艦導彈編隊識別目標選擇系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2021-09-18
• 公開（公告）號: CN113867342B
• 公開（公告）日: 2023-09-26
• 發(fā)明（設計）人: 黃雋;吳鵬飛;劉方;李曉寶;張浩然;劉玥
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍海軍工程大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 重慶縉云專利代理事務所(特殊普通合伙) 50237
• 代理人: 王翔

本發(fā)明公開一種基于Hough變換和優(yōu)化K均值聚類的反艦導彈編隊識別目標選擇系統(tǒng)，包括運動態(tài)勢監(jiān)測模塊、隊形輪廓識別模塊、目指態(tài)勢建立模塊、打擊目標獲取模塊、目標打擊模塊；本發(fā)明基于Hough變換和優(yōu)化K均值聚類算法，提出反艦導彈編隊識別目標選擇建模方法，提高效率，增強工程操作性，對于反艦作戰(zhàn)模擬具有重要意義。

技術領域

本發(fā)明涉及編隊識別領域，具體是一種基于Hough變換和優(yōu)化K均值聚類的反艦導彈編隊識別目標選擇系統(tǒng)。

背景技術

反艦導彈的目標選擇通常有特征識別和編隊識別兩類技術。特征識別依賴指定目標區(qū)別于編隊其它艦艇的單一特征、或者多特征加權的綜合特征，但隨著反艦導彈射程增長帶來的自控時間的增長，末端編隊態(tài)勢的變化已不符合發(fā)射前確定的特征，從而超出反艦導彈特征識別的能力。編隊識別是將導彈末制導雷達搜捕得到的編隊態(tài)勢，與存在彈上的編隊態(tài)勢(目標指示階段實時探測或者情報數(shù)據(jù)庫預先存儲)進行比對，通過匹配兩個態(tài)勢的編隊特征相似程度，并排序識別出編隊預定目標進行精確打擊的過程。

一類編隊識別方法是根據(jù)隊形相關參數(shù)在量測空間結(jié)合編隊模板直接計算判斷。例如，1)以陣群成員位置觀測集合和先驗隊形模板的最大勢匹配子集中心作為基準點描述觀測和模板的隊形，通過隊形描述匹配識別觀測陣群目標隊形，該方法工程上可操作性較弱；2)根據(jù)隊形模板與待識別編隊各艦方位角的方位距離建立空間場景方向相似性判別函數(shù)進行隊形判別。已知編隊排序的要求過高，降低了方法適用性，且不同隊形判斷區(qū)分度不高、看齊角對判斷影響過大；3)用隊列線數(shù)量和隊列角建立編隊線型隊形模板，給出基準目標、其它目標相對隊列方位和相似性量度的數(shù)學模型，從而判斷目標是否位于同一隊列線，聚類獲得隊列線數(shù)量，從而識別隊形，相似性量度要求方位角偏差必須小于探測誤差，對目標位于同一隊列線的判斷不夠嚴謹。

另一類編隊識別是將目標從量測空間轉(zhuǎn)換到參數(shù)空間參數(shù)，結(jié)合編隊模板進行匹配判斷，如針對隊形形狀和群體成員在隊形中的分布規(guī)律建立特征模型和特征模板，基于模板滑動匹配識別隊型類型，該方法可識別線型隊型，但聚類過程復雜，實時性較弱；同時存在以D/L代價函數(shù)優(yōu)化聚類數(shù)的K均值聚類算法的方法，D/L代價函數(shù)具有遞減特性，聚類數(shù)優(yōu)化和聚類迭代過程相互獨立，存在多個局部最優(yōu)值、關鍵聚類數(shù)段區(qū)分度不明顯、對典型聚類問題優(yōu)化數(shù)略高于理論值問題。共性問題是未考慮檢測區(qū)間對聚類效果的影響。

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均值聚類的反艦導彈編隊識別目標選擇系統(tǒng)，包括運動態(tài)勢監(jiān)測模塊、隊形輪廓識別模塊、目指態(tài)勢建立模塊、打擊目標獲取模塊、目標打擊模塊。

運動態(tài)勢監(jiān)測模塊監(jiān)測目標編隊中所有成員的坐標，獲得目標編隊的運動態(tài)勢。所述隊形輪廓識別模塊對目標編隊的運動態(tài)勢進行Hough變換，識別目標編隊的隊形輪廓。所述目指態(tài)勢建立模塊根據(jù)目標編隊的隊形輪廓，建立目指態(tài)勢模型，并對目標編隊中所有成員進行排序編號。所述打擊目標獲取模塊選定目標編隊中的打擊目標P，并確定打擊目標的相對編號B-P。B為目標編隊中基準艦的編號。所述目標打擊模塊向打擊目標發(fā)射導彈。所述導彈帶有末制導雷達。在導彈自控飛行結(jié)束后，導彈末制導雷達開啟。所述末制導雷達獲取目標編隊當前的運動態(tài)勢，進行Hough變換，從而識別出目標編隊的當前隊形輪廓。所述末制導雷達對目標編隊每個回波信號進行排序編號，并比對目指態(tài)勢建立模塊中的目標編隊編號和當前排序編號，確定打擊目標P。所述導彈捕捉、跟蹤所述打擊目標P并完成打擊。

進一步，識別目標編隊的隊形輪廓的步驟包括：

1)基于點和線的對偶性，利用Hough變換函數(shù)建立量測空間內(nèi)的點與參數(shù)空間的曲線的對應關系。(X,Z)為坐標；

對于量測空間中任意點Hough變換函數(shù)如下所示：

ρ＝X?cosθ+Z?sinθ

式中，θ為量測空間原點到過該點的任意一條直線的垂線與X軸正向所成的夾角。|ρ|是垂線長度。