CN111142101A - 一种数据关联方法 - Google Patents

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Abstract

本申请属于数据处理技术领域，提供了一种数据关联方法，通过在确定当前目标航迹的关联点迹的过程中，遍历当前目标航迹中的每个点迹，并在遍历每个点迹时，判断该点迹是否与其他航迹关联，并在该点迹与所述其他航迹关联时，通过判断该点迹与所述其他航迹的距离是否大于所述当前最小距离的方式，确定是否需要利用该点迹与当前目标航迹之间的距离更新当前目标航迹对应的当前最小距离，以便为当前航迹确定出最优的关联点迹，降低了数据误关联的发生概率，同时，通过这种数据关联方式，还可以使得多个航迹数据关联的时间复杂度介于O(n)与O(n2)之间，提高了数据关联的实时性。

Description

一种数据关联方法
技术领域
本申请属于数据处理技术领域，尤其涉及一种数据关联方法。
背景技术
随着近年来雷达技术的不断发展，雷达目标探测和跟踪技术在各行各业中逐渐占领了重要地位。在复杂环境下，空间中存在各种杂波和干扰信号，这为多目标跟踪技术带来了更大的难度，尤其是对多目标数据关联技术无疑是更大的挑战。
点迹数据关联技术实际上是对航迹和测量的点迹进行关联的过程，由于数据关联的结果直接影响到航迹更新的效果，因此关联的准确性尤为重要。
在目前的数据关联方法中主要包括最近邻数据关联方法和全局最近邻数据关联方法。其中，最近邻数据关联方法关联速度较快，但在复杂环境下关联错误概率比较大；全局最近邻数据关联方法关联正确率较高，但在量测的点迹较多的情况下，关联搜索时间会成倍增长，存在实时性差的问题。因而，目前的数据关联方法存在实时性较差或者误关联的发生概率高的问题。
发明内容
本申请实施例提供一种数据关联方法，可以在提高数据关联的实时性的同时，有效降低误关联的发生概率。
本申请实施例提供一种数据关联方法，包括：
获取雷达测量得到的多个点迹以及维护的多个航迹；
遍历当前目标航迹波门内的所有点迹，得到所述当前目标航迹的关联点迹，并在得到所述当前目标航迹的关联点迹之后，为下一个目标航迹确定关联点迹，直至确定完所述多个航迹中每个航迹的关联点迹；其中，所述当前目标航迹与所述下一个目标航迹均为所述多个航迹中任意一个未确定关联点迹的航迹；
所述遍历当前目标航迹波门内的所有点迹，得到所述当前目标航迹的关联点迹，包括：
计算并保存当前目标航迹与第一个点迹之间的距离，得到当前最小距离，并进行当前目标航迹波门内的下一个点迹的遍历；所述第一个点迹与所述下一个点迹均为所述目标航迹波门内的点迹中任意一个未被遍历的点迹；
所述进行当前目标航迹波门内的下一个点迹的遍历包括：
计算并保存当前目标航迹与所述下一个点迹之间的距离，并判断所述当前目标航迹与所述下一个点迹之间的距离是否大于或等于所述当前最小距离；
若所述当前目标航迹与所述下一个点迹之间的距离大于或等于所述当前最小距离，则判断所述下一个点迹是否为当前目标航迹波门内的最后一个点迹，若所述下一个点迹不是当前目标航迹波门内的最后一个点迹，则重新进行当前目标航迹波门内的下一个点迹的遍历，直至所述当前目标航迹波门内的所有点迹已遍历完成；
若所述当前目标航迹与所述下一个点迹之间的距离小于所述当前最小距离，则判断所述下一个点迹是否与其他航迹关联；若所述下一个点迹与所述其他航迹关联，则判断所述下一个点迹与所述其他航迹的距离是否大于所述当前最小距离；若所述下一个点迹与所述其他航迹的距离大于所述当前最小距离，则将所述当前最小距离更新为所述当前目标航迹与所述下一个点迹之间的距离，并判断所述下一个点迹是否为当前目标航迹波门内的最后一个点迹，若所述下一个点迹不是当前目标航迹波门内的最后一个点迹，则重新进行当前目标航迹波门内的下一个点迹的遍历，直至所述当前目标航迹波门内的所有点迹已遍历完成；
若所述下一个点迹与所述其他航迹的距离小于或等于所述当前最小距离，则直接判断所述下一个点迹是否为当前目标航迹波门内的最后一个点迹，若所述下一个点迹不是当前目标航迹波门内的最后一个点迹，则重新进行当前目标航迹波门内的下一个点迹的遍历；直至所述当前目标航迹波门内的所有点迹已遍历完成；
在所述当前目标航迹波门内的所有点迹已遍历完成之后，包括：
将所述当前最小距离对应的点迹作为所述当前目标航迹的关联点迹，并判断所述当前最小距离对应的点迹是否与其他航迹关联，若所述当前最小距离对应的点迹与所述其他航迹关联，则将所述其他航迹标记为未确定关联点迹的航迹。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例提供的一种数据关联方法的实现流程示意图；
图2是本申请实施例提供的一种数据关联方法步骤102的具体实现流程示意图；
图3是本申请实施例提供的数据关联方法的第一具体实现示意图；
图4是本申请实施例提供的数据关联方法的第二具体实现示意图；
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
现代雷达***的主要功能就是发现目标和跟踪目标，在复杂环境下，空间中存在各种杂波和干扰信号，这为多目标跟踪技术带来了更大的难度，尤其是对多目标数据关联技术无疑是更大的挑战。
在目前的数据关联方法中主要包括最近邻数据关联方法和全局最近邻数据关联方法。其中，最近邻数据关联方法关联速度较快，但在复杂环境下关联错误概率比较大；全局最近邻数据关联方法关联正确率较高，但在量测的点迹较多的情况下，关联搜索时间会成倍增长，存在实时性差的问题。因而，目前的数据关联方法存在实时性较差或者误关联的发生概率高的问题。
为了说明本申请的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
如图1示出了本申请实施例提供的一种数据关联方法的实现流程示意图，适用于需在提高数据关联的实时性的同时，有效降低误关联的发生概率的情形。具体的，本申请实施例中，上述数据关联方法可以包括步骤101至步骤102。
步骤101，获取雷达测量得到的多个点迹以及维护的多个航迹。
在本申请的实施例中，雷达在进行多目标跟踪时，需要维护多个航迹，每个航迹对应一个目标，并且可以测量得到多个点迹，每个航迹波门内有可能仅包含一个点迹，或者，包含多个点迹，因此，在获取雷达测量得到的多个点迹以及维护的多个航迹之后，需要为每个航迹遍历波门内的所有点迹，从而为每个航迹关联一个点迹。在航迹与某个点迹关联时，说明该航迹与该航迹关联的点迹属于同一个目标。
步骤102，遍历当前目标航迹波门内的所有点迹，得到所述当前目标航迹的关联点迹，并在得到所述当前目标航迹的关联点迹之后，为下一个目标航迹确定关联点迹，直至确定完所述多个航迹中每个航迹的关联点迹；其中，所述当前目标航迹与所述下一个目标航迹均为所述多个航迹中任意一个未确定关联点迹的航迹。
在本申请的一些实施方式中，在遍历当前目标航迹波门内的所有点迹之前，可以包括：计算所述雷达测量得到的每个点迹与所述当前目标航迹之间的距离、角度差和速度差，并将所述距离、角度差和速度差均位于关联门限内的点迹作为所述当前目标航迹波门内的点迹。
也就是说，在遍历当前目标航迹波门内的所有点迹之前，需要从雷达测量得到的多个点迹中剔除不在当前目标航迹波门内的点迹，即剔除不在当前目标航迹的关联门限内的点迹，得到所述当前目标航迹波门内未被遍历的所有点迹。
具体的，可以通过计算雷达测量得到的各个点迹与当前目标航迹之间的距离、角度差和速度差，并判断所述距离、角度差和速度差是否均在关联门限内，然后剔除点迹中不在关联门限内的点迹，进而减少数据关联的数据量，并进一步降低误关联的发生概率。其中，关联门限的具体取值可以根据实际应用场景进行设定。
如图2所示，上述遍历当前目标航迹波门内的所有点迹，得到所述当前目标航迹的关联点迹，可以包括：步骤201至步骤207。
步骤201，计算并保存当前目标航迹与第一个点迹之间的距离，得到当前最小距离；所述第一个点迹为所述目标航迹波门内的点迹中任意一个未被遍历的点迹。
其中，上述当前目标航迹与第一个点迹之间的距离可以利用欧氏距离计算公式进行计算，也可以用其他可以得到当前目标航迹与点迹之间的距离的方式进行计算，本申请对此不进行限制。
本申请的实施方式中，当目标航迹与点迹之间的距离越小，说明目标航迹与该点迹属于同一目标的可能性越大，该点迹与目标航迹越匹配；因此，目标航迹需要与目标航迹距离尽量小的点迹进行关联，当每个航迹都与各自距离尽量小的点迹进行关联时，则每个航迹与各自关联的点迹之间的距离的总和尽量小，进而为每个航迹匹配合适的点迹，减少误关联的发生。
需要说明的是，在实际应用中，在计算并保存当前目标航迹与第一个点迹之间的距离之前，可以先设置一个当前最小距离的初始值，并且，该初始值大于当前目标航迹与任意一个当前目标航迹波门内的点迹之间的距离。因此，在计算并保存当前目标航迹与第一个点迹之间的距离，并将当前目标航迹与第一个点迹之间的距离与上述当前最小距离的初始值进行比较之后，仍可以将当前目标航迹与第一个点迹之间的距离作为当前最小距离。
步骤202，计算并保存当前目标航迹与下一个点迹之间的距离，并判断所述当前目标航迹与下一个点迹之间的距离是否大于或等于所述当前最小距离。
具体的，上述当前目标航迹与下一个点迹之间的距离可以参考上述步骤201的描述，此处不再赘述。
本申请实施例中，当计算得到当前目标航迹与第一个点迹之间的距离后，可以将当前目标航迹与第一个点迹之间的距离确定为当前最小距离，然后，进行当前目标航迹波门内的下一个点迹的遍历，并将当前目标航迹与下一个点迹的距离与当前最小距离进行比较，进而对当前最小距离进行更新，直至所述当前目标航迹波门内的所有点迹已遍历完成时，将当前最小距离对应的点迹作为当前目标航迹的关联点迹。具体的，参看步骤203至步骤206的描述。
步骤203，若所述当前目标航迹与所述下一个点迹之间的距离大于或等于所述当前最小距离，则判断所述下一个点迹是否为当前目标航迹波门内的最后一个点迹，若所述下一个点迹不是当前目标航迹波门内的最后一个点迹，则重新进行当前目标航迹波门内的下一个点迹的遍历，直至所述当前目标航迹波门内的所有点迹已遍历完成。
在本申请的一些实施方式中，若当前目标航迹与下一个点迹之间的距离大于或等于当前最小距离，说明当前目标航迹与上述下一个点迹属于同一个目标的可能性小于当前目标航迹与当前最小距离对应的点迹属于同一个目标的可能性，即和上述下一个点迹相比，与当前目标航迹距离为当前最小距离的点迹和当前目标航迹更匹配，此时，可以不对当前最小距离进行更新，并且可以判断该下一个点迹是否为当前目标航迹波门内的最后一个点迹，若下一个点迹不是当前目标航迹波门内的最后一个点迹，表示当前目标航迹波门内的点迹未被全部遍历，需要重新进行当前目标航迹波门内的下一个点迹的遍历，不断更新当前最小距离，直至当前目标航迹波门内的所有点迹已遍历完成，确定与当前目标航迹距离尽量小的点迹(即与当前目标航迹的距离为当前最小距离的点迹)，进而将与当前目标航迹的距离为当前最小距离的点迹确定为与当前目标航迹最匹配的点迹。
步骤204，若所述当前目标航迹与所述下一个点迹之间的距离小于所述当前最小距离，则判断所述下一个点迹是否与其他航迹关联；若所述下一个点迹与所述其他航迹关联，则判断所述下一个点迹与所述其他航迹的距离是否大于所述当前最小距离。
在本申请的一些实施方式中，若当前目标航迹与下一个点迹之间的距离小于当前最小距离，说明当前目标航迹与上述下一个点迹属于同一个目标的可能性大于当前目标航迹与当前最小距离的点迹属于同一个目标的可能性，即与当前目标航迹距离为当前最小距离的点迹相比上述下一个点迹和当前目标航迹更匹配，此时，需要判断下一个点迹是否与其他航迹关联，若下一个点迹未与其他航迹关联，则可以将当前最小距离更新为当前目标航迹与该下一个点迹的距离，并判断下一个点迹是否为当前目标航迹波门内的最后一个点迹，若下一个点迹不是当前目标航迹波门内的最后一个点迹，则重新进行当前目标航迹波门内的下一个点迹的遍历，不断更新当前最小距离，直至当前目标航迹波门内的所有点迹已遍历完成。
步骤205，若所述下一个点迹与所述其他航迹的距离大于所述当前最小距离，则将所述当前最小距离更新为所述当前目标航迹与所述下一个点迹之间的距离，并判断所述下一个点迹是否为当前目标航迹波门内的最后一个点迹，若所述下一个点迹不是当前目标航迹波门内的最后一个点迹，则重新进行当前目标航迹波门内的下一个点迹的遍历，直至所述当前目标航迹波门内的所有点迹已遍历完成。
在本申请的一些实施方式中，若下一个点迹与其他航迹的距离大于当前最小距离，说明该下一个点迹与上述当前目标航迹属于同一个目标的可能性大于该下一个点迹与上述其他航迹属于同一个目标的可能性，此时，可以将当前最小距离更新为当前目标航迹与该下一个点迹的距离；接着，可以判断下一个点迹是否为当前目标航迹波门内的最后一个点迹，若下一个点迹不是当前目标航迹波门内的最后一个点迹，则重新进行当前目标航迹波门内的下一个点迹的遍历，即，步骤202至步骤206，不断更新当前最小距离，直至当前目标航迹波门内的所有点迹已遍历完成。
步骤206，若所述下一个点迹与所述其他航迹的距离小于或等于所述当前最小距离，则直接判断所述下一个点迹是否为当前目标航迹波门内的最后一个点迹，若所述下一个点迹不是当前目标航迹波门内的最后一个点迹，则重新进行当前目标航迹波门内的下一个点迹的遍历；直至所述当前目标航迹波门内的所有点迹已遍历完成。
在本申请的一些实施方式中，若下一个点迹与其他航迹的距离小于或等于当前最小距离，说明该下一个点迹与上述当前目标航迹属于同一个目标的可能性小于该下一个点迹与上述其他航迹属于同一个目标的可能性，此时，不需要更新当前最小距离，直接判断下一个点迹是否为当前目标航迹波门内的最后一个点迹，若下一个点迹不是当前目标航迹波门内的最后一个点迹，则重新进行当前目标航迹波门内的下一个点迹的遍历，不断更新当前最小距离，直至当前目标航迹波门内的所有点迹已遍历完成。
步骤207，在所述当前目标航迹波门内的所有点迹已遍历完成之后，将所述当前最小距离对应的点迹作为所述当前目标航迹的关联点迹，并判断所述当前最小距离对应的点迹是否与其他航迹关联，若所述当前最小距离对应的点迹与所述其他航迹关联，则将所述其他航迹标记为未确定关联点迹的航迹。
相应的，下一个目标航迹的关联点迹的确定可以采用上述当前目标航迹的确定方式。
需要说明的是，在上述步骤207中，在将所述其他航迹标记为未确定关联点迹的航迹之后，重新确定所述标记为未确定关联点迹的航迹的关联点迹的过程中，不需要重新计算该航迹与该航迹波门内的点迹之间的距离。
图3示出了本申请提供的数据关联方法的第一具体实现示意图，若获取到雷达测量得到的点迹301与点迹302，以及雷达维护的航迹303与航迹304，并且，航迹303波门内的点迹只包含点迹301和点迹302，航迹304波门内的点迹不包含点迹301和点迹302，则在为航迹303关联点迹时，若第一个点迹为点迹301，则可以将航迹303与点迹301之间的距离d1确定为当前最小距离，接着遍历点迹302，由于航迹303与点迹302之间的距离d2大于航迹303与点迹301之间的距离d1，因此，可以为航迹303关联点迹301，接着可以在遍历点迹301与点迹302后，为航迹304关联点迹302。
由图3可以看出，利用本申请提供的数据关联方法，当航迹与航迹之间无点迹竞争(即每次当前目标航迹关联的点迹都是没有与其他航迹关联的点迹)时，每一个航迹遍历一遍点迹，整个数据关联过程即可结束，此时，该数据关联方法的时间复杂度为O(n)。
图4示出了本申请提供的数据关联算法的第二具体实现示意图，若获取到雷达测量得到的点迹401与点迹402，以及雷达维护的航迹403与航迹404，航迹403与航迹404波门内的点迹均只包含点迹401和点迹402，并且，航迹404已与点迹401关联，则在为航迹403关联点迹时，若第一个点迹为点迹402，则可以将航迹403与点迹402之间的距离d4确定为当前最小距离，接着遍历点迹401，通过计算得到航迹403与点迹401之间的距离d3小于航迹403与点迹402之间的距离d4，此时，需要判断点迹401是否关联了其他航迹，由于点迹401关联了其他航迹404，因此，需要判断当前最小距离(d3)是否比点迹401与航迹404之间的距离d5小，在当前最小距离(d3)比点迹401与航迹404之间的距离d5小时，可以将航迹404标记为未确定关联点迹的航迹，并为航迹403关联点迹401，接着，可以为航迹404重新确定关联点迹。具体的，可以在遍历点迹401与点迹402后，为航迹404关联点迹402。
由图4可以看出，利用本申请提供的数据关联方法，当航迹与航迹之间均存在竞争点迹时，即每次为当前目标航迹关联的点迹都是已经与其他航迹关联的点迹，则每次为当前目标航迹关联的点迹都需要为点迹之前关联的其他航迹重新选择关联的点迹，此时，该数据关联方法的时间频度为T(n+n-1+…+1)，时间复杂度为O(n2)。
综合上述图3和图4，可以看出，本申请提供的数据关联方法的时间复杂度介于O(n)与O(n2)之间，整体低于全局最近邻数据关联算法的时间复杂度，降低了算法的复杂度，提高了实时性。
本申请实施例中，通过在确定当前目标航迹的关联点迹的过程中，将当前最小距离对应的点迹作为当前目标航迹的关联点迹，并在当前最小距离对应的点迹与其他航迹关联时，将其他航迹标记为未确定关联点迹的航迹，以便为维护的多个航迹确定关联点迹时，能够尽可能地降低数据误关联的发生概率，同时，通过这种数据关联方式，还可以使得多个航迹数据关联的时间复杂度介于O(n)与O(n2)之间，整体低于全局最近邻数据关联算法的时间复杂度，提高了数据关联的实时性，因此，本申请可以在提高数据关联的实时性的同时，有效降低误关联的发生概率。
需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为根据本申请，某些步骤可以采用其它顺序进行。
以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种数据关联方法，其特征在于，所述数据关联方法包括：
获取雷达测量得到的多个点迹以及维护的多个航迹；
遍历当前目标航迹波门内的所有点迹，得到所述当前目标航迹的关联点迹，并在得到所述当前目标航迹的关联点迹之后，为下一个目标航迹确定关联点迹，直至确定完所述多个航迹中每个航迹的关联点迹；其中，所述当前目标航迹与所述下一个目标航迹均为所述多个航迹中任意一个未确定关联点迹的航迹；
所述遍历当前目标航迹波门内的所有点迹，得到所述当前目标航迹的关联点迹，包括：
计算并保存当前目标航迹与第一个点迹之间的距离，得到当前最小距离，并进行当前目标航迹波门内的下一个点迹的遍历；所述第一个点迹与所述下一个点迹均为所述目标航迹波门内的点迹中任意一个未被遍历的点迹；
所述进行当前目标航迹波门内的下一个点迹的遍历包括：
计算并保存当前目标航迹与所述下一个点迹之间的距离，并判断所述当前目标航迹与所述下一个点迹之间的距离是否大于或等于所述当前最小距离；
若所述当前目标航迹与所述下一个点迹之间的距离大于或等于所述当前最小距离，则判断所述下一个点迹是否为当前目标航迹波门内的最后一个点迹，若所述下一个点迹不是当前目标航迹波门内的最后一个点迹，则重新进行当前目标航迹波门内的下一个点迹的遍历，直至所述当前目标航迹波门内的所有点迹已遍历完成；
若所述当前目标航迹与所述下一个点迹之间的距离小于所述当前最小距离，则判断所述下一个点迹是否与其他航迹关联；若所述下一个点迹与所述其他航迹关联，则判断所述下一个点迹与所述其他航迹的距离是否大于所述当前最小距离；若所述下一个点迹与所述其他航迹的距离大于所述当前最小距离，则将所述当前最小距离更新为所述当前目标航迹与所述下一个点迹之间的距离，并判断所述下一个点迹是否为当前目标航迹波门内的最后一个点迹，若所述下一个点迹不是当前目标航迹波门内的最后一个点迹，则重新进行当前目标航迹波门内的下一个点迹的遍历，直至所述当前目标航迹波门内的所有点迹已遍历完成；
若所述下一个点迹与所述其他航迹的距离小于或等于所述当前最小距离，则直接判断所述下一个点迹是否为当前目标航迹波门内的最后一个点迹，若所述下一个点迹不是当前目标航迹波门内的最后一个点迹，则重新进行当前目标航迹波门内的下一个点迹的遍历；直至所述当前目标航迹波门内的所有点迹已遍历完成；
在所述当前目标航迹波门内的所有点迹已遍历完成之后，包括：
将所述当前最小距离对应的点迹作为所述当前目标航迹的关联点迹，并判断所述当前最小距离对应的点迹是否与其他航迹关联，若所述当前最小距离对应的点迹与所述其他航迹关联，则将所述其他航迹标记为未确定关联点迹的航迹。
2.如权利要求1所述数据关联方法，其特征在于，在所述遍历当前目标航迹波门内的所有点迹之前，包括：
计算所述雷达测量得到的每个点迹与所述当前目标航迹之间的距离、角度差和速度差，并将所述距离、角度差和速度差均位于关联门限内的点迹作为所述当前目标航迹波门内的点迹。
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