1.一种实现系统误差解耦的参照拓扑抗差航迹关联方法,其特征在于:系统误差包括距离系统误差、角度系统误差和平移系统误差;具体步骤如下:步骤1、基于综合参照拓扑和最近邻参照拓扑结合,构建混合参照拓扑;步骤2、分别从距离系统误差和角度系统误差两方面分析参照拓扑的抗差性影响,得到在极坐标下参照拓扑与距离系统误差是解耦合关系的分析结果;步骤3、根据步骤2的分析结果,基于最优子模式分配距离度量方法OSPA分别从平移系统误差和角度系统误差两个方面进行参照拓扑距离估计;步骤4、基于步骤3中的角度系统误差和平移系统误差参照拓扑距离估计的结果使用最优线性分配算法计算获得抗差航迹关联的最终估计结果。
2.根据权利要求1所述的一种实现系统误差解耦的参照拓扑抗差航迹关联方法,其特征在于,步骤1中基于综合参照拓扑和最近邻参照拓扑结合,构建混合参照拓扑的过程如下:S11、确定参照航迹集;以传感器s观测的待判目标 为圆心、以R为半径,筛选出圆形区域内所有航迹点构成点集,形成 的参照航迹集,计算表达式如下: (1)式中, 为待判目标,R为参照半径, 为 的参照航迹集, 为 的第j个参照航迹点,落入参照半径R内的第j个航迹点,N为参照航迹点数目, 表示传感器s观测的第j个航迹点;S12、确定综合参照拓扑;根据落入参照半径R内的所有航迹点 与待判目标 之间的差向量形成 的参照拓扑,计算表达式如下: (2)式中, 为 的综合参照拓扑, 为的第j个参照拓扑元素;S13、基于最近邻参照拓扑 ,平衡航迹关联性能与计算复杂度,计算表达式如下: (3)式中, 为拓扑数目,表示 中参照航迹点数目N上限;S14、基于综合参照拓扑 和最近邻参照拓扑 ,获得混合参照拓扑 ,计算表达式如下: (4)。
3.根据权利要求2所述的一种实现系统误差解耦的参照拓扑抗差航迹关联方法,其特征在于,步骤2中分别从距离系统误差和角度系统误差两方面分析参照拓扑的抗差性影响的过程如下:S21、坐标转换;在极坐标下,将待判目标 、参照航迹点 、参照拓扑元素 进行如下的坐标转换: (5) (6) (7)式中, 、 分别为极坐标下待判目标 、参照航迹点 距原点的半径, 、 分别为极坐标下待判目标 、参照航迹点 与极轴的夹角;S22、在距离系统误差的影响下,分析在极坐标下参照拓扑与距离系统误差的关系,具体为:当传感器s航迹集合产生距离系统误差 时,参照拓扑元素的表达式如下: (8)式中, 、 、 分别为产生距离系统误差后的第j个参照拓扑元素、参照航迹点、待判目标, 为偏移向量,根据式(8)可知,偏移向量数据小, 约等于 ,此时认为距离系统误差 对参照拓扑元素 的影响小,所以,在极坐标下参照拓扑与距离系统误差是解耦合的关系;S23、在角度系统误差的影响下,分析在极坐标下参照拓扑与角度系统误差的关系,具体为:当传感器s航迹集合产生角度系统误差 时,参照拓扑元素的表达式如下: (9)式中, 、 、 分别为产生角度系统误差后的第j个参照拓扑元素、参照航迹点、待判目标;根据式(9)可知,角度系统误差 造成参照拓扑元素 逆时针旋转了相同的角度大小。
4.根据权利要求3所述的一种实现系统误差解耦的参照拓扑抗差航迹关联方法,其特征在于,步骤3中基于最优子模式分配距离度量方法OSPA分别从平移系统误差和角度系统误差两个方面进行参照拓扑距离估计的过程如下:S31、度量传感器A、B两航迹参照拓扑 与 的距离;S32、判断两航迹参照拓扑 与 的距离与孤立元素惩罚费用之间的关系,若两航迹参照拓扑 与 的距离不大于孤立元素惩罚费时,判定为系统不存在配对元素孤点;若两航迹参照拓扑 与 的距离小于孤立元素惩罚费时,判定为系统存在配对元素孤点,则分别计算仅存在平移系统误差或仅存在角度系统误差情况下的参照拓扑距离。
5.根据权利要求4所述的一种实现系统误差解耦的参照拓扑抗差航迹关联方法,其特征在于,S31中度量传感器A、B两航迹参照拓扑 与 距离过程如下:S311、计算传感器A、B两航迹参照拓扑 与 集合间的度量距离,其中, 、 , ,具体计算表达式如下: (10)式中, 为两集合元素 之间的度量距离, 为孤立元素惩罚费用, 为基本度量;S312、基于最优子模式分配距离度量方法OSPA计算两航迹参照拓扑 与 集合间的度量距离,表达式如下: (11)式中, 为OSPA距离的阶参数, 为两者参照拓扑 、 之间的OSPA距离;在 条件下,认为集合 中m个元素全部配对成功, 为两集合间配对元素 的距离和,体现了不同集合元素之间状态差异, 为集合 中剩余 个孤立元素对应的距离;在 条件下,则认为集合 中n个元素全部配对成功;同时OSPA距离满足如下条件: (12)式中, 为集合 与 的元素完全配对时两者之间的OSPA距离。
6.根据权利要求5所述的一种实现系统误差解耦的参照拓扑抗差航迹关联方法,其特征在于,S32中当系统存在配对元素孤点时,仅存在平移系统误差情况下的参照拓扑距离的计算表达式如下: (13)式中, 分别为传感器A、B的参照航迹点数目, 为传感器A、B之间的配对矩阵, 为配对元素数目, 为配对矩阵 中的第(u,v)个元素, 为除了配对矩阵 之外两集合中的剩余孤立点总数, 为两集合中配对矩阵 与孤立点之和, 为参照拓扑元素 之间的基本距离。
7.根据权利要求6所述的一种实现系统误差解耦的参照拓扑抗差航迹关联方法,其特征在于,S32中当系统存在配对元素孤点时,仅存在角度系统误差情况下的参照拓扑距离的计算表达式如下: (14) (15)式中, 为传感器A、B的相对角度系统误差, 、 为分别参照拓扑元素 、 在极坐标下的角度估计;当 为固定值, 通过式(15)求解得出;当 为固定值,式(14)则等价于式(13);当 为固定值, 。
8.根据权利要求7所述的一种实现系统误差解耦的参照拓扑抗差航迹关联方法,其特征在于,步骤4中基于步骤3中的角度系统误差和平移系统误差参照拓扑距离估计的结果使用最优线性分配算法计算获得抗差航迹关联的最终估计结果的过程如下:S41、输入传感器A、B的局部探测航迹集合 、 ,设置参照半径R、拓扑数目 和关联波门阈值 ;S42、根据式(4),分别计算获得每个待判目标 、 的混合参照拓扑 ;S43、判断传感器A、B的待判目标 、 之间的差值是否大于关联波门阈值 ,若 ,则通过式(16)计算得出 ,并执行S45,否则执行下一步;计算表达式如下: (16);S44、当传感器A、B两航迹集合仅产生平移系统误差时,使用式(13)求解得出 ,并执行S45;当传感器A、B两航迹集合仅产生角度系统误差时,使用式(14)求解得出 ,并执行S45;S45、根据上述计算获得的 ,使用最优线性分配算法计算获得抗差航迹关联的最终估计结果 。