基于分段匹配的航行計(jì)劃與雷達(dá)航跡關(guān)聯(lián)方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于分段匹配的航行計(jì)劃與雷達(dá)航跡關(guān)聯(lián)方法，包括：利用雷達(dá)航跡最新時刻航跡點(diǎn)狀態(tài)和航行計(jì)劃歷史關(guān)聯(lián)結(jié)果進(jìn)行初步關(guān)聯(lián)判決，接著通過時間補(bǔ)償和間隔采樣構(gòu)造航行計(jì)劃和雷達(dá)航跡的匹配點(diǎn)集，然后在匹配點(diǎn)集中構(gòu)造航跡段進(jìn)行分段匹配，統(tǒng)計(jì)成功匹配的點(diǎn)數(shù)及在點(diǎn)集中的比例，計(jì)算空間相似度和時間相似度，最后通過綜合關(guān)聯(lián)判決得到關(guān)聯(lián)結(jié)果。本發(fā)明在航行計(jì)劃與雷達(dá)航跡的關(guān)聯(lián)計(jì)算中采用分段匹配方法，利用若干航跡段的匹配反映航跡整體的相似性，有效減少野值點(diǎn)和偏航對關(guān)聯(lián)結(jié)果的影響；在關(guān)聯(lián)決策階段，對匹配點(diǎn)數(shù)比例、空間相似度、匹配點(diǎn)數(shù)和時間相似度進(jìn)行綜合關(guān)聯(lián)判決，提高關(guān)聯(lián)結(jié)果的準(zhǔn)確性。
【專利說明】基于分段匹配的航行計(jì)劃與雷達(dá)航跡關(guān)聯(lián)方法及系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種計(jì)劃類信息數(shù)據(jù)處理方法，特別涉及一種基于分段匹配的航行計(jì) 劃與雷達(dá)航跡關(guān)聯(lián)方法及系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 航行計(jì)劃是指船舶在接受航次命令后擬定的航行過程中有關(guān)航行安全保證的具 體措施與對策。航行計(jì)劃包括從泊位到泊位的全部流程、預(yù)計(jì)航行總時間、預(yù)計(jì)航線上的氣 象情況和海況、各轉(zhuǎn)向點(diǎn)的經(jīng)煒度、各段航線的航程和預(yù)計(jì)到達(dá)各轉(zhuǎn)向點(diǎn)的時刻、復(fù)雜航段 的航法以及對航線附近的危險物的避險手段、特殊航區(qū)的注意事項(xiàng)等。
[0003] 水上交通管制系統(tǒng)的目的是使航線上的船舶安全、有效、有計(jì)劃地在水域中行駛， 管制員需要對管制水域內(nèi)的船舶動態(tài)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控。為了使管制員能夠快速準(zhǔn)確地識別船 舶，掌握船舶的航行意圖，提供安全有效的管制服務(wù)，水上交通管制系統(tǒng)需要將雷達(dá)等傳感 器實(shí)時探測到的目標(biāo)航跡與已知的航行計(jì)劃信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)，從而確定雷達(dá)探測到的哪一個 目標(biāo)對應(yīng)于哪一個航行計(jì)劃。
[0004] 現(xiàn)有的航行計(jì)劃與雷達(dá)航跡的關(guān)聯(lián)方法主要基于最短距離或同一時刻的映射規(guī) 貝1J，將雷達(dá)航跡點(diǎn)映射到計(jì)劃航線上，然后利用對應(yīng)點(diǎn)之間的距離、航向差以及航速差等 多種特征構(gòu)造綜合相似度，最后選取相似度最大雷達(dá)的航跡作為與航行計(jì)劃匹配的目標(biāo)航 跡。在這些方法中，航行計(jì)劃與雷達(dá)航跡的相似度是基于孤立點(diǎn)的信息構(gòu)造的，不能較好地 反映航行計(jì)劃與雷達(dá)航跡的整體匹配情況，對于船舶實(shí)際航行路線與計(jì)劃航線的偏離、雷 達(dá)航跡的野值點(diǎn)以及航行時間延誤等復(fù)雜情況的適應(yīng)性較差。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為解決目前的現(xiàn)有的航行計(jì)劃與雷達(dá)航跡的關(guān)聯(lián)方法中航行計(jì)劃與雷達(dá)航跡的 相似度是基于孤立點(diǎn)的信息構(gòu)造的，不能較好地反映航行計(jì)劃與雷達(dá)航跡的整體匹配情 況，對于船舶實(shí)際航行路線與計(jì)劃航線的偏離、雷達(dá)航跡的野值點(diǎn)以及航行時間延誤等復(fù) 雜情況的適應(yīng)性較差的問題，有必要提供一種基于分段匹配的航行計(jì)劃與雷達(dá)航跡關(guān)聯(lián)方 法及系統(tǒng)。
[0006] 一種基于分段匹配的航行計(jì)劃與雷達(dá)航跡關(guān)聯(lián)方法，其包括如下步驟：
[0007] Sl、讀取航行計(jì)劃：讀取至少一條待關(guān)聯(lián)的航行計(jì)劃中的任意一條，初始化航行計(jì) 劃和雷達(dá)航跡的匹配點(diǎn)數(shù)集合、匹配點(diǎn)數(shù)比例集合、空間相似度集合和時間相似度集合；
[0008] S2、判斷是否存在未進(jìn)行計(jì)算的雷達(dá)航跡，若是則執(zhí)行步驟S3,否則執(zhí)行步驟S7 ;
[0009] S3、讀取雷達(dá)航跡：讀取其中一條未進(jìn)行計(jì)算的雷達(dá)航跡；
[0010] S4、初步關(guān)聯(lián)判決：取未進(jìn)行計(jì)算的雷達(dá)航跡最新時刻航跡點(diǎn)向航行計(jì)劃作投影， 綜合考慮航行計(jì)劃的歷史關(guān)聯(lián)結(jié)果、投影點(diǎn)的位置及投影距離，對航行計(jì)劃與雷達(dá)航跡進(jìn) tx初步關(guān)聯(lián)判決；
[0011] S5、構(gòu)造匹配點(diǎn)集：對航行計(jì)劃進(jìn)行時間補(bǔ)償，計(jì)算時間相似度；在航行計(jì)劃與雷 達(dá)航跡的時間重疊區(qū)域內(nèi)進(jìn)行間隔采樣和插值，構(gòu)造航行計(jì)劃匹配點(diǎn)集和雷達(dá)航跡匹配點(diǎn) 集；
[0012] S6、分段航跡匹配：分別從航行計(jì)劃匹配點(diǎn)集和雷達(dá)航跡匹配點(diǎn)集的第一個航跡 點(diǎn)開始依次設(shè)置為匹配參考點(diǎn)，對匹配參考點(diǎn)及在其之后的航跡點(diǎn)按順序構(gòu)造航跡段，通 過比較各航跡段的長度和方向進(jìn)行分段匹配；統(tǒng)計(jì)選取不同參考點(diǎn)時成功匹配的航跡點(diǎn) 數(shù)，取最大值作為航行計(jì)劃與雷達(dá)航跡的匹配點(diǎn)數(shù)，計(jì)算這些匹配點(diǎn)在整個點(diǎn)集中所占的 比例及航行計(jì)劃與雷達(dá)航跡的空間相似度；重復(fù)執(zhí)行步驟S2至步驟S6直至不存在未進(jìn)行 計(jì)算的雷達(dá)軌跡；
[0013] S7、綜合關(guān)聯(lián)判決：分別對匹配點(diǎn)數(shù)比例、空間相似度、匹配點(diǎn)數(shù)和時間相似度設(shè) 置關(guān)聯(lián)門限，進(jìn)行綜合關(guān)聯(lián)判決；
[0014] S8、輸出關(guān)聯(lián)結(jié)果：輸出航行計(jì)劃的關(guān)聯(lián)結(jié)果，并更新航行計(jì)劃的歷史關(guān)聯(lián)結(jié)果。
[0015] -種基于分段匹配的航行計(jì)劃與雷達(dá)航跡關(guān)聯(lián)系統(tǒng)，其包括如下單元：
[0016] 航行計(jì)劃讀取單元，用于讀取至少一條待關(guān)聯(lián)的航行計(jì)劃中的任意一條，初始化 航行計(jì)劃和雷達(dá)航跡的匹配點(diǎn)數(shù)集合、匹配點(diǎn)數(shù)比例集合、空間相似度集合和時間相似度 集合；
[0017] 計(jì)算判斷單元，用于判斷是否存在未進(jìn)行計(jì)算的雷達(dá)航跡，若是則執(zhí)行雷達(dá)航跡 讀取單元，否則執(zhí)行綜合關(guān)聯(lián)判決單元；
[0018] 雷達(dá)航跡讀取單元，用于讀取其中一條未進(jìn)行計(jì)算的雷達(dá)航跡；
[0019] 初步關(guān)聯(lián)判決單元，用于取未進(jìn)行計(jì)算的雷達(dá)航跡最新時刻航跡點(diǎn)向航行計(jì)劃作 投影，綜合考慮航行計(jì)劃的歷史關(guān)聯(lián)結(jié)果、投影點(diǎn)的位置及投影距離，對航行計(jì)劃與雷達(dá)航 跡進(jìn)彳丁初步關(guān)聯(lián)判決；
[0020] 構(gòu)造匹配點(diǎn)集構(gòu)造單元，用于對航行計(jì)劃進(jìn)行時間補(bǔ)償，計(jì)算時間相似度；在航行 計(jì)劃與雷達(dá)航跡的時間重疊區(qū)域內(nèi)進(jìn)行間隔采樣和插值，構(gòu)造航行計(jì)劃匹配點(diǎn)集和雷達(dá)航 跡匹配點(diǎn)集；
[0021] 分段航跡匹配單元，用于分別從航行計(jì)劃匹配點(diǎn)集和雷達(dá)航跡匹配點(diǎn)集的第一個 航跡點(diǎn)開始依次設(shè)置為匹配參考點(diǎn)，對匹配參考點(diǎn)及在其之后的航跡點(diǎn)按順序構(gòu)造航跡 段，通過比較各航跡段的長度和方向進(jìn)行分段匹配；統(tǒng)計(jì)選取不同參考點(diǎn)時成功匹配的航 跡點(diǎn)數(shù)，取最大值作為航行計(jì)劃與雷達(dá)航跡的匹配點(diǎn)數(shù)，計(jì)算這些匹配點(diǎn)在整個點(diǎn)集中所 占的比例及航行計(jì)劃與雷達(dá)航跡的空間相似度；重復(fù)執(zhí)行計(jì)算判斷單元至分段航跡匹配單 元直至不存在未進(jìn)行計(jì)算的雷達(dá)軌跡；
[0022] 綜合關(guān)聯(lián)判決單元，用于分別對匹配點(diǎn)數(shù)比例、空間相似度、匹配點(diǎn)數(shù)和時間相似 度設(shè)置關(guān)聯(lián)門限，進(jìn)行綜合關(guān)聯(lián)判決；
[0023] 輸出關(guān)聯(lián)結(jié)果輸出單元，用于輸出航行計(jì)劃的關(guān)聯(lián)結(jié)果，并更新航行計(jì)劃的歷史 關(guān)聯(lián)結(jié)果。
[0024] 本發(fā)明提供的基于分段匹配的航行計(jì)劃與雷達(dá)航跡關(guān)聯(lián)方法及系統(tǒng)：首先利用雷 達(dá)航跡最新時刻航跡點(diǎn)狀態(tài)和航行計(jì)劃歷史關(guān)聯(lián)結(jié)果進(jìn)行初步關(guān)聯(lián)判決，接著通過時間補(bǔ) 償和間隔采樣構(gòu)造航行計(jì)劃和雷達(dá)航跡的匹配點(diǎn)集，然后在匹配點(diǎn)集中構(gòu)造航跡段進(jìn)行分 段匹配，統(tǒng)計(jì)成功匹配的點(diǎn)數(shù)及在點(diǎn)集中的比例，計(jì)算空間相似度和時間相似度，最后通過 綜合關(guān)聯(lián)判決得到關(guān)聯(lián)結(jié)果。本發(fā)明的輸入信息包括航行計(jì)劃和雷達(dá)航跡。航行計(jì)劃包括 航行計(jì)劃的起點(diǎn)、終點(diǎn)和各預(yù)計(jì)轉(zhuǎn)向點(diǎn)的經(jīng)煒度和計(jì)劃到達(dá)時間，以及該航行計(jì)劃的歷史 關(guān)聯(lián)結(jié)果；雷達(dá)航跡包括航跡批號和各雷達(dá)航跡點(diǎn)的時間、經(jīng)煒度等。其中，將航行計(jì)劃中 的起點(diǎn)、終點(diǎn)、轉(zhuǎn)向點(diǎn)以及根據(jù)這些信息推算得到的其他航跡點(diǎn)統(tǒng)稱為計(jì)劃航跡點(diǎn)；航行計(jì) 劃中不存在時間相同的計(jì)劃航跡點(diǎn)；將由兩個航跡點(diǎn)確定的線段稱為航跡段；航行計(jì)劃的 歷史關(guān)聯(lián)結(jié)果為上次關(guān)聯(lián)計(jì)算中與其關(guān)聯(lián)的雷達(dá)航跡批號，若歷史關(guān)聯(lián)結(jié)果未知或無雷達(dá) 航跡與其關(guān)聯(lián)則置為空。
[0025] 因此，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0026] (1)在航行計(jì)劃與雷達(dá)航跡的關(guān)聯(lián)計(jì)算中采用分段匹配方法，利用若干航跡段的 匹配反映航跡整體的相似性，有效減少野值點(diǎn)和偏航對關(guān)聯(lián)結(jié)果的影響；
[0027] (2)在關(guān)聯(lián)決策中，對匹配點(diǎn)數(shù)比例、空間相似度、匹配點(diǎn)數(shù)和時間相似度進(jìn)行綜 合關(guān)聯(lián)判決，提高關(guān)聯(lián)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0028] 圖1是本發(fā)明實(shí)施方式提供的基于分段匹配的航行計(jì)劃與雷達(dá)航跡關(guān)聯(lián)方法流 程圖；
[0029] 圖2是圖1中步驟S6的子流程圖；
[0030] 圖3是本發(fā)明實(shí)施方式提供的基于分段匹配的航行計(jì)劃與雷達(dá)航跡關(guān)聯(lián)系統(tǒng)的 結(jié)構(gòu)框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0031] 如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供一種基于分段匹配的航行計(jì)劃與雷達(dá)航跡關(guān)聯(lián)方 法，其包括如下步驟：
[0032] Sl、讀取航行計(jì)劃：讀取至少一條待關(guān)聯(lián)的航行計(jì)劃中的任意一條，初始化航行計(jì) 劃和雷達(dá)航跡的匹配點(diǎn)數(shù)集合、匹配點(diǎn)數(shù)比例集合、空間相似度集合和時間相似度集合。
[0033] S2、判斷是否存在未進(jìn)行計(jì)算的雷達(dá)航跡，若是則執(zhí)行步驟S3,否則執(zhí)行步驟S7。
[0034] S3、讀取雷達(dá)航跡：讀取其中一條未進(jìn)行計(jì)算的雷達(dá)航跡。
[0035] S4、初步關(guān)聯(lián)判決：取未進(jìn)行計(jì)算的雷達(dá)航跡最新時刻航跡點(diǎn)向航行計(jì)劃作投影， 綜合考慮航行計(jì)劃的歷史關(guān)聯(lián)結(jié)果、投影點(diǎn)的位置及投影距離，對航行計(jì)劃與雷達(dá)航跡進(jìn) 行初步關(guān)聯(lián)判決。
[0036] S5、構(gòu)造匹配點(diǎn)集：對航行計(jì)劃進(jìn)行時間補(bǔ)償，計(jì)算時間相似度；在航行計(jì)劃與雷 達(dá)航跡的時間重疊區(qū)域內(nèi)進(jìn)行間隔采樣和插值，構(gòu)造航行計(jì)劃匹配點(diǎn)集和雷達(dá)航跡匹配點(diǎn) 集。
[0037] S6、分段航跡匹配：分別從航行計(jì)劃匹配點(diǎn)集和雷達(dá)航跡匹配點(diǎn)集的第一個航跡 點(diǎn)開始依次設(shè)置為匹配參考點(diǎn)，對匹配參考點(diǎn)及在其之后的航跡點(diǎn)按順序構(gòu)造航跡段，通 過比較各航跡段的長度和方向進(jìn)行分段匹配；統(tǒng)計(jì)選取不同參考點(diǎn)時成功匹配的航跡點(diǎn) 數(shù)，取最大值作為航行計(jì)劃與雷達(dá)航跡的匹配點(diǎn)數(shù)，計(jì)算這些匹配點(diǎn)在整個點(diǎn)集中所占的 比例及航行計(jì)劃與雷達(dá)航跡的空間相似度；重復(fù)執(zhí)行步驟S2至步驟S6直至不存在未進(jìn)行 計(jì)算的雷達(dá)軌跡。
[0038] S7、綜合關(guān)聯(lián)判決：分別對匹配點(diǎn)數(shù)比例、空間相似度、匹配點(diǎn)數(shù)和時間相似度設(shè) 置關(guān)聯(lián)門限，進(jìn)行綜合關(guān)聯(lián)判決。
[0039] S8、輸出關(guān)聯(lián)結(jié)果：輸出航行計(jì)劃的關(guān)聯(lián)結(jié)果，并更新航行計(jì)劃的歷史關(guān)聯(lián)結(jié)果。
[0040] 本實(shí)施例及以下實(shí)施例中所涉及的根據(jù)航跡點(diǎn)經(jīng)煒度進(jìn)行的距離和方位計(jì)算均 可以采用Bowring公式。
[0041] 本發(fā)明實(shí)施例可用于水上交通管制系統(tǒng)、對海雷達(dá)監(jiān)視系統(tǒng)等，屬于信息融合領(lǐng) 域。本發(fā)明提供的基于分段匹配的航行計(jì)劃與雷達(dá)航跡關(guān)聯(lián)方法及系統(tǒng)：首先利用雷達(dá)航 跡最新時刻航跡點(diǎn)狀態(tài)和航行計(jì)劃歷史關(guān)聯(lián)結(jié)果進(jìn)行初步關(guān)聯(lián)判決，接著通過時間補(bǔ)償和 間隔采樣構(gòu)造航行計(jì)劃和雷達(dá)航跡的匹配點(diǎn)集，然后在匹配點(diǎn)集中構(gòu)造航跡段進(jìn)行分段匹 配，統(tǒng)計(jì)成功匹配的點(diǎn)數(shù)及在點(diǎn)集中的比例，計(jì)算空間相似度和時間相似度，最后通過綜合 關(guān)聯(lián)判決得到關(guān)聯(lián)結(jié)果。本發(fā)明的輸入信息包括航行計(jì)劃和雷達(dá)航跡。航行計(jì)劃包括航行 計(jì)劃的起點(diǎn)、終點(diǎn)和各預(yù)計(jì)轉(zhuǎn)向點(diǎn)的經(jīng)煒度和計(jì)劃到達(dá)時間，以及該航行計(jì)劃的歷史關(guān)聯(lián) 結(jié)果；雷達(dá)航跡包括航跡批號和各雷達(dá)航跡點(diǎn)的時間、經(jīng)煒度等。其中，將航行計(jì)劃中的起 點(diǎn)、終點(diǎn)、轉(zhuǎn)向點(diǎn)以及根據(jù)這些信息推算得到的其他航跡點(diǎn)統(tǒng)稱為計(jì)劃航跡點(diǎn)；航行計(jì)劃中 不存在時間相同的計(jì)劃航跡點(diǎn)；將由兩個航跡點(diǎn)確定的線段稱為航跡段；航行計(jì)劃的歷史 關(guān)聯(lián)結(jié)果為上次關(guān)聯(lián)計(jì)算中與其關(guān)聯(lián)的雷達(dá)航跡批號，若歷史關(guān)聯(lián)結(jié)果未知或無雷達(dá)航跡 與其關(guān)聯(lián)則置為空。
[0042] 因此，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0043] (1)在航行計(jì)劃與雷達(dá)航跡的關(guān)聯(lián)計(jì)算中采用分段匹配方法，利用若干航跡段的 匹配反映航跡整體的相似性，有效減少野值點(diǎn)和偏航對關(guān)聯(lián)結(jié)果的影響；
[0044] (2)在關(guān)聯(lián)決策中，對匹配點(diǎn)數(shù)比例、空間相似度、匹配點(diǎn)數(shù)和時間相似度進(jìn)行綜 合關(guān)聯(lián)判決，提高關(guān)聯(lián)結(jié)果的準(zhǔn)確性。
[0045] 可選地，在本發(fā)明實(shí)施例所述的基于分段匹配的航行計(jì)劃與雷達(dá)航跡關(guān)聯(lián)方法 中，所述步驟Sl包括：
[0046] S11、讀取航行計(jì)劃：讀取航行計(jì)劃Pi,其中1彡i彡M，M為正整數(shù)；
[0047] S12、初始化匹配分?jǐn)?shù)：將匹配點(diǎn)數(shù)集合
[0048] UMatchNum = (MatchNum1, MatchNum2, ···，MatchNumJ、匹配點(diǎn)數(shù)比例集合
[0049] UMatchRate = (MatchRate1, MatchRate2, ···，MatchRateJ、空間相似度集合
[0050] UDisScore = (DisScore1, DisScore2, ···，DisScoreJ 和時間相似度集合
[0051] UTimeScore = ITimeScore1, TimeScore2, ···，TimeScoreN}中的所有元素設(shè)置為 0〇
[0052] 可選地，在本發(fā)明實(shí)施例所述的基于分段匹配的航行計(jì)劃與雷達(dá)航跡關(guān)聯(lián)方法 中：其中步驟Sl中有N條待關(guān)聯(lián)的雷達(dá)航跡（SpS 2,... SN}，其中步驟S3中讀取其中任一條 未進(jìn)行計(jì)算的雷達(dá)航跡記作Sj，其中I < j < N，N為正整數(shù)。
[0053] 可選地，在本發(fā)明實(shí)施例所述的基于分段匹配的航行計(jì)劃與雷達(dá)航跡關(guān)聯(lián)方法 中，所述步驟S4包括以下子步驟：
[0054] S41、航跡點(diǎn)投影：取Sj最新時刻的航跡點(diǎn)，記作SHead j;過SHead」分別向P i的各 個相鄰航跡點(diǎn)確定的計(jì)劃航跡段作垂線，將垂足作為SHeadj在該航跡段上的投影點(diǎn)；若垂 足在航跡段的延長線上，則將與SHead j距離較近的航跡段端點(diǎn)作為SHead」在該航跡段上的 投影點(diǎn)；最后采用枚舉法從SHeadj在所有航跡段的投影點(diǎn)中選取與SHead^g離最近的點(diǎn)作 為i上的投影點(diǎn)，記作PHead j;若距離最近的投影點(diǎn)存在多個，則選取時間最新的 投影點(diǎn)作為PHeadj。
[0055] S42、雷達(dá)航跡狀態(tài)判決：若PHeadjS P i的起點(diǎn)或終點(diǎn)，則認(rèn)為S」的當(dāng)前狀態(tài)不在 Pi的計(jì)劃范圍內(nèi)，執(zhí)行S2 ;否則執(zhí)行步驟S43。
[0056] S43、歷史關(guān)聯(lián)結(jié)果判決：取歷史關(guān)聯(lián)結(jié)果，若歷史關(guān)聯(lián)結(jié)果不為空，且與\的 批號一致，則執(zhí)行步驟S5 ;否則執(zhí)行步驟S44。
[0057] S44、投影距離判決：設(shè)置初步關(guān)聯(lián)距離閾值DisTHl，用航跡點(diǎn)經(jīng)煒度計(jì)算PHeadj 和SHeadj之間的距離Disl，若Disl彡DisTHl，則執(zhí)行步驟S2 ;否則執(zhí)行步驟S5。初步關(guān) 聯(lián)距離閾值DisTHl優(yōu)選為10km。
[0058] 可選地，在本發(fā)明實(shí)施例所述的基于分段匹配的航行計(jì)劃與雷達(dá)航跡關(guān)聯(lián)方法 中，所述步驟S5包括如下子步驟：
[0059] S51、計(jì)算投影點(diǎn)時間：用PHeadj所在航跡段兩端點(diǎn)的預(yù)計(jì)到達(dá)時間，根據(jù)PHead」 在航跡段中的位置，通過線性插值計(jì)算出PHeadj的航跡點(diǎn)時間，記作PHeadTime。
[0060] S52、計(jì)算時間相似度：將SHeadj的航跡點(diǎn)時間記作SHead j. Time，計(jì)算 時間差TimeDiffj= SHeadTime-PHeadj. Time，進(jìn)而計(jì)算？1與S』的時間相似度

【權(quán)利要求】
1. 一種基于分段匹配的航行計(jì)劃與雷達(dá)航跡關(guān)聯(lián)方法，其特征在于，其包括如下步 驟： 51、 讀取航行計(jì)劃：讀取至少一條待關(guān)聯(lián)的航行計(jì)劃中的任意一條，初始化航行計(jì)劃和 雷達(dá)航跡的匹配點(diǎn)數(shù)集合、匹配點(diǎn)數(shù)比例集合、空間相似度集合和時間相似度集合； 52、 判斷是否存在未進(jìn)行計(jì)算的雷達(dá)航跡，若是則執(zhí)行步驟S3,否則執(zhí)行步驟S7 ; 53、 讀取雷達(dá)航跡：讀取其中一條未進(jìn)行計(jì)算的雷達(dá)航跡； 54、 初步關(guān)聯(lián)判決：取未進(jìn)行計(jì)算的雷達(dá)航跡最新時刻航跡點(diǎn)向航行計(jì)劃作投影，綜合 考慮航行計(jì)劃的歷史關(guān)聯(lián)結(jié)果、投影點(diǎn)的位置及投影距離，對航行計(jì)劃與雷達(dá)航跡進(jìn)行初 步關(guān)聯(lián)判決； 55、 構(gòu)造匹配點(diǎn)集：對航行計(jì)劃進(jìn)行時間補(bǔ)償，計(jì)算時間相似度；在航行計(jì)劃與雷達(dá)航 跡的時間重疊區(qū)域內(nèi)進(jìn)行間隔采樣和插值，構(gòu)造航行計(jì)劃匹配點(diǎn)集和雷達(dá)航跡匹配點(diǎn)集； 56、 分段航跡匹配：分別從航行計(jì)劃匹配點(diǎn)集和雷達(dá)航跡匹配點(diǎn)集的第一個航跡點(diǎn)開 始依次設(shè)置為匹配參考點(diǎn)，對匹配參考點(diǎn)及在其之后的航跡點(diǎn)按順序構(gòu)造航跡段，通過比 較各航跡段的長度和方向進(jìn)行分段匹配；統(tǒng)計(jì)選取不同參考點(diǎn)時成功匹配的航跡點(diǎn)數(shù)，取 最大值作為航行計(jì)劃與雷達(dá)航跡的匹配點(diǎn)數(shù)，計(jì)算這些匹配點(diǎn)在整個點(diǎn)集中所占的比例及 航行計(jì)劃與雷達(dá)航跡的空間相似度；重復(fù)執(zhí)行步驟S2至步驟S6直至不存在未進(jìn)行計(jì)算的 雷達(dá)軌跡； 57、 綜合關(guān)聯(lián)判決：分別對匹配點(diǎn)數(shù)比例、空間相似度、匹配點(diǎn)數(shù)和時間相似度設(shè)置關(guān) 聯(lián)門限，進(jìn)行綜合關(guān)聯(lián)判決； 58、 輸出關(guān)聯(lián)結(jié)果：輸出航行計(jì)劃的關(guān)聯(lián)結(jié)果，并更新航行計(jì)劃的歷史關(guān)聯(lián)結(jié)果。
2. 如權(quán)利要求1所述的基于分段匹配的航行計(jì)劃與雷達(dá)航跡關(guān)聯(lián)方法，其特征在于， 所述步驟Sl包括： Sl1、讀取航行計(jì)劃：讀取航行計(jì)劃Pi,其中I<i<M，M為正整數(shù)； S12、初始化匹配分?jǐn)?shù)：將匹配點(diǎn)數(shù)集合 UMatchNum= (MatchNum1,MatchNum2, ···，MatchNumJ、匹配點(diǎn)數(shù)比例集合 UMatchRate= (MatchRate1,MatchRate2, ···，MatchRateJ、空間相似度集合 UDisScore= (DisScore1,DisScore2, ···，DisScore1J和時間相似度集合 UTimeScore=ITimeScore1,TimeScore2, ···，TimeScore1J中的所有元素設(shè)置為 0〇
3. 如權(quán)利要求2所述的基于分段匹配的航行計(jì)劃與雷達(dá)航跡關(guān)聯(lián)方法，其特征在于： 其中步驟Sl中有N條待關(guān)聯(lián)的雷達(dá)航跡（SpS2,...SN}，其中步驟S3中讀取其中任一條未 進(jìn)行計(jì)算的雷達(dá)航跡記作Sj，其中1彡j彡N，N為正整數(shù)。
4. 如權(quán)利要求3所述的基于分段匹配的航行計(jì)劃與雷達(dá)航跡關(guān)聯(lián)方法，其特征在于， 所述步驟S4包括以下子步驟： S41、航跡點(diǎn)投影：取Sj最新時刻的航跡點(diǎn)，記作SHead過SHead」分別向P各個相 鄰航跡點(diǎn)確定的計(jì)劃航跡段作垂線，將垂足作為SHeadj在該航跡段上的投影點(diǎn)；若垂足在 航跡段的延長線上，則將與SHeadj距離較近的航跡段端點(diǎn)作為SHead」在該航跡段上的投影 點(diǎn)；最后采用枚舉法從SHeadj在所有航跡段的投影點(diǎn)中選取與SHead」距離最近的點(diǎn)作為 Pi上的投影點(diǎn)，記作PHead」;若距離最近的投影點(diǎn)存在多個，則選取時間最新的投 影點(diǎn)作為PHeadj; 542、 雷達(dá)航跡狀態(tài)判決：若PHeadjSPi的起點(diǎn)或終點(diǎn)，則認(rèn)為Sj的當(dāng)前狀態(tài)不在P^勺 計(jì)劃范圍內(nèi)，執(zhí)行S2 ;否則執(zhí)行步驟S43 ; 543、 歷史關(guān)聯(lián)結(jié)果判決：取歷史關(guān)聯(lián)結(jié)果，若歷史關(guān)聯(lián)結(jié)果不為空，且與Sj的批號 一致，則執(zhí)行步驟S5 ;否則執(zhí)行步驟S44 ; 544、 投影距離判決：設(shè)置初步關(guān)聯(lián)距離閾值DisTHl，用航跡點(diǎn)經(jīng)煒度計(jì)算PHeadjP SHeadj之間的距離Disl，若Disl彡DisTHl，則執(zhí)行步驟S2 ;否則執(zhí)行步驟S5。
5. 如權(quán)利要求4所述的基于分段匹配的航行計(jì)劃與雷達(dá)航跡關(guān)聯(lián)方法，其特征在于， 所述步驟S5包括如下子步驟： 551、 計(jì)算投影點(diǎn)時間：用PHeadj所在航跡段兩端點(diǎn)的預(yù)計(jì)到達(dá)時間，根據(jù)PHead」在航 跡段中的位置，通過線性插值計(jì)算出PHeadj的航跡點(diǎn)時間，記作PHeadTime; 552、 計(jì)算時間相似度：將SHeadj的航跡點(diǎn)時間記作SHeadTime，計(jì)算時 間差TimeDiffj=SHeadj.Time-PHeadj.Time，進(jìn)而計(jì)算S』的時間相似度
?中TimeDiffj的單位為秒； 553、 更新投影點(diǎn)時間：用PHeadj的信息構(gòu)造航跡點(diǎn)PHeacT』，將PHeacT」的航跡點(diǎn)時 間設(shè)置為SHeadj.Time; 554、 創(chuàng)建匹配點(diǎn)集：創(chuàng)建兩個空鏈表，分別作為航行計(jì)劃匹配點(diǎn)集PListj和雷達(dá)航跡 匹配點(diǎn)集SListj,將PHeacT」插入到PList」尾部，將SHead」插入到SList」尾部； 555、 時間補(bǔ)償：用Pi的信息構(gòu)造航行計(jì)劃Pm將Pu中所有航跡點(diǎn)的時間P$Time設(shè) 置為Pij.Time+TimeDiffJ; 556、 設(shè)置采樣參數(shù)：令航跡采樣間隔N= 10,令當(dāng)前采樣時刻CurTime=SHeadj. Time； 557、 間隔采樣：將Sj中CurTime時刻對應(yīng)的雷達(dá)航跡點(diǎn)記作s，在Sj中從s開始 沿著時間減小的方向選取第N個雷達(dá)航跡點(diǎn)，記作Ssamp;若s之前的雷達(dá)航跡點(diǎn)不足N 個，則執(zhí)行步驟S6 ;否則執(zhí)行步驟S58 ; 558、 選取計(jì)劃航跡點(diǎn)：將Ssamp的航跡點(diǎn)時間記作ssamp.Time，若Pu中存在計(jì)劃航跡 點(diǎn)Pmde的時間Time滿足Time彡Ssamp.Time且Time彡CurTime，則執(zhí)行步驟S59 ;否則執(zhí)行 步驟S510 ; 559、 插入計(jì)劃航跡點(diǎn)及對應(yīng)的雷達(dá)航跡點(diǎn)：若PnmteR有一個，則將p 入到PList」 尾部，然后在I中通過線性插值求取Time時刻的雷達(dá)航跡點(diǎn)，并將其插入到SList部； 若Pnmte存在多個，則將各點(diǎn)按照時間從大到小的順序依次插入到PList肩部，然后在S」中 通過線性插值依次求取對應(yīng)時刻的雷達(dá)航跡點(diǎn)，并依次插入到SList^l部； S510、插入雷達(dá)航跡點(diǎn)及對應(yīng)的計(jì)劃航跡點(diǎn)：判斷Ssamp.Time是否小于Pu起點(diǎn)的航跡 點(diǎn)時間，若是則執(zhí)行步驟S6 ;否則將SsaJf入到SList 部，在Pu中通過線性插值求取 Ssamp.Time時刻的計(jì)劃航跡點(diǎn)，并將其插入到PLiStj尾部，令CurTime=ssamp.Time，執(zhí)行步 驟S57。
6. 如權(quán)利要求5所述的基于分段匹配的航行計(jì)劃與雷達(dá)航跡關(guān)聯(lián)方法，其特征在于， 所述步驟S6包括如下子步驟： 561、 設(shè)置航行計(jì)劃和雷達(dá)航跡的匹配參考點(diǎn)：選取PListj的頭結(jié)點(diǎn)作為航行計(jì)劃的匹 配參考點(diǎn)PRef，選取SListj的頭結(jié)點(diǎn)作為雷達(dá)航跡的匹配參考點(diǎn)SRef; 562、 設(shè)置臨時匹配點(diǎn)數(shù)：設(shè)置臨時匹配點(diǎn)數(shù)Num= 1 ; 563、 計(jì)算臨時空間相似度：用航跡點(diǎn)經(jīng)煒度計(jì)算PRef和SRef之間的距離Dis2,計(jì)算 ^ ^ " ( Disl2) 臨時空間相似度7^= 其中Dis2的單位為公里； 564、 設(shè)置計(jì)劃航跡段和雷達(dá)航跡段的起點(diǎn)：選取PRef作為計(jì)劃航跡段的起點(diǎn)PStart， 選取SRef作為雷達(dá)航跡段的起點(diǎn)SStart; S65判斷航跡點(diǎn)起點(diǎn)是否為鏈表的尾節(jié)點(diǎn)：判斷PStart和SStart是否為鏈表的尾節(jié) 點(diǎn)，若是則執(zhí)行S613 ;否則執(zhí)行S66 ; 566、 設(shè)置計(jì)劃航跡段和雷達(dá)航跡段的終點(diǎn)：選取PLis^中PStart的下一點(diǎn)作為計(jì)劃 航跡段的終點(diǎn)PEnd，選取SListj中SStart的下一點(diǎn)作為雷達(dá)航跡段的終點(diǎn)SEnd; 567、 計(jì)算航跡段長度和航跡段方向：將以PStart為起點(diǎn)PEnd為終點(diǎn)的計(jì)劃航跡段記 作PSeg，將以SStart為起點(diǎn)SEnd為終點(diǎn)的雷達(dá)航跡段記作SSeg;定義航跡段長度為起點(diǎn) 與終點(diǎn)間的距離；定義航跡段方向?yàn)槠瘘c(diǎn)到終點(diǎn)確定的矢量方向按逆時針方向與正北方向 的夾角，取值范圍為[〇°，360° );用PSeg兩端點(diǎn)的經(jīng)煒度計(jì)算PSeg的長度TOis及方向 PAngle，用SSeg兩端點(diǎn)的經(jīng)煒度計(jì)算SSeg的長度SDis及方向SAngle; 568、 判斷是否滿足航跡段匹配條件：設(shè)定航跡段長度匹配閾值DisTH為0. 4,航跡段方 向匹配閾值A(chǔ)ngleTH為20°;判斷
是否成立，若成立則判定PSeg和SSeg為匹配航跡段，PEnd和SEnd為匹配點(diǎn)，執(zhí)行步 驟S611 ;否則執(zhí)行步驟S69 ; 569、 判斷航跡段終點(diǎn)是否為鏈表尾節(jié)點(diǎn)：判斷PEnd和SEnd是否為鏈表的尾節(jié)點(diǎn)，若是 則執(zhí)行步驟S613,否則執(zhí)行步驟S610; 5610、 更新航跡段終點(diǎn)：將PEnd更新為PListj中PEnd的下一點(diǎn)，將SEnd更新為SListj 中SEnd的下一點(diǎn)，執(zhí)行步驟S67; 5611、 更新臨時匹配點(diǎn)數(shù)和臨時空間相似度：更新臨時匹配點(diǎn)數(shù)Num= Num+1，用航跡點(diǎn)經(jīng)煒度計(jì)算PEnd和SEnd之間的距離Dis，更新臨時空間相似度
5612、 更新航跡段起點(diǎn)：將PStart更新為PEnd對應(yīng)的航跡點(diǎn)，將SStart更新為SEnd 對應(yīng)的航跡點(diǎn)，執(zhí)行步驟S65; 5613、 判斷臨時匹配點(diǎn)數(shù)是否滿足更新條件：判斷Num>MatchNumj是否成立，若是則 執(zhí)行步驟S614,否則執(zhí)行步驟S615; 5614、 更新匹配點(diǎn)數(shù)、匹配點(diǎn)數(shù)比例和空間相似度：更新匹配點(diǎn)數(shù)MatchNumj=Num，更 新匹配點(diǎn)數(shù)比例MatchRatej=Num/TotalNum』，其中TotalNumj為鏈表PList』中的節(jié)點(diǎn)個 數(shù)，更新空間相似度DisScorej=TmpDisScore/Num; S615判斷匹配參考點(diǎn)是否為鏈表尾節(jié)點(diǎn)：判斷PRef和SRef是否為鏈表尾節(jié)點(diǎn)，若是 則執(zhí)行步驟S7 ;否則執(zhí)行步驟S616 ; S616更新匹配參考點(diǎn)：將PRef更新為PListj中PRef的下一點(diǎn)，將SRef更新為SListj中SRef的下一點(diǎn)，執(zhí)行步驟S62。
7.如權(quán)利要求6所述的基于分段匹配的航行計(jì)劃與雷達(dá)航跡關(guān)聯(lián)方法，其特征在于， 所述步驟S7包括如下子步驟： 571、 空間相似度篩選：設(shè)置空間相似度門限D(zhuǎn)isScoreTH為0.6,遍歷UDisScoreJt 于所有滿足DisScorep<DisScoreTH的下標(biāo)p，將DisScore,人UDisScore中刪除，將 MatchRatep從UMatchRate中刪除，將MatchNump從UMatchNum中刪除，將TimeScorep從 UTimeScore中刪除； 572、 空間相似度判決：判斷UDisScore是否為空集，若是，則判定無雷達(dá)航跡與Pi* 聯(lián)，執(zhí)行步驟S8 ;否則執(zhí)行步驟S73 ; 573、 匹配點(diǎn)數(shù)比例篩選：設(shè)置匹配點(diǎn)數(shù)比例門限MatchRateTH為0. 5,遍歷 UMatchRate，對于所有滿足MatchRateq<MatchRateTH的下標(biāo) q，將DisScoreqWUDisScore 中刪除，將MatchRateqWUMatchRate中刪除，將MatchNum5從UMatchNum中刪除，將 TimeScoreqWUTimeScore中刪除； 574、 匹配點(diǎn)數(shù)比例判決：取UMatchRate的元素個數(shù)，若元素個數(shù)為0,則判定無雷達(dá)航 跡與Pi關(guān)聯(lián)，執(zhí)行步驟S8 ;若元素個數(shù)為1，將該元素記作MatchRatea，則判定SgPi關(guān)聯(lián)， 執(zhí)行步驟S8 ;若元素個數(shù)大于1，則執(zhí)行步驟S75 ;
S75匹配點(diǎn)數(shù)篩選：設(shè)置匹配點(diǎn)數(shù)門限MatchNumTH為0. 3,采用遍歷法選取UMatchNum中的最大值MaxMatchNum;遍歷UMatchNum，對集合中任意元素MatchNum1?計(jì)算 對于所有滿足MatchNumDiff；> ， MatchNumTH的下標(biāo)r，將DisScore1?從UDisScore中刪除，將MatchRatej?從UMatchRate中 刪除，將MatchNum1?從UMatchNum中刪除，將TimeScorej?從UTimeScore中刪除； 576、 匹配點(diǎn)數(shù)判決：取UMatchNum的元素個數(shù)，若元素個數(shù)為1，將該元素記作 MatchNumb，則判定5)3與Pi關(guān)聯(lián)，執(zhí)行步驟S8 ;若元素個數(shù)大于1，則執(zhí)行步驟S77 ; 577、 時間相似度篩選：設(shè)置時間相似度門限TimeScoreTH為0.4,采用遍歷法選取 UTimeScore中的最大值MaxTimeScore;遍歷UTimeScore，對集合中任意元素TimeScoret 計(jì)算
對于所有滿足TimeScoreDifft> TimeScoreTH的下標(biāo)t，將DisScoret從UDisScore中刪除，將MatchRatet從UMatchRate中 刪除，將MatchNumt從UMatchNum中刪除，將TimeScoret從UTimeScore中刪除； 578、 時間相似度判決：取UTimeScore的元素個數(shù)，若元素個數(shù)為1，將該元素記作 TimeScore。，則判定5。與Pi關(guān)聯(lián)，執(zhí)行步驟S8 ;若元素個數(shù)大于1，則執(zhí)行步驟S79 ; 579、 最終關(guān)聯(lián)判決：采用遍歷法選取UDisScore中的最大值MaxDisScore，若在 UDisScore中MaxDisScore對應(yīng)的元素僅有一個，記作DisScored，則判定5(1與Pi關(guān)聯(lián)；若 MaxDisScore對應(yīng)的元素不唯一，則判定UDisScore中所有等于MaxDisScore的元素對應(yīng)的 雷達(dá)航跡都與Pi關(guān)聯(lián)。
8. 如權(quán)利要求7所述的基于分段匹配的航行計(jì)劃與雷達(dá)航跡關(guān)聯(lián)方法，其特征在于， 所述步驟S8包括如下子步驟： 581、 輸出關(guān)聯(lián)結(jié)果：輸出關(guān)聯(lián)判決結(jié)果中與Pi*聯(lián)的雷達(dá)航跡批號； 582、 更新歷史關(guān)聯(lián)結(jié)果：若關(guān)聯(lián)的雷達(dá)航跡僅有一條，則將歷史關(guān)聯(lián)結(jié)果更新為 當(dāng)前輸出的雷達(dá)航跡批號；若關(guān)聯(lián)的雷達(dá)航跡為多條，則將Pi的歷史關(guān)聯(lián)結(jié)果更新為空。
9. 如權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的基于分段匹配的航行計(jì)劃與雷達(dá)航跡關(guān)聯(lián)方法，其特 征在于，其還包括如下步驟： S9、在步驟S8之后，判斷是否存在未讀取的待關(guān)聯(lián)的航行計(jì)劃，若是則重復(fù)執(zhí)行步驟Sl至S9直至不存在未讀取的待關(guān)聯(lián)的航行計(jì)劃，并終止本流程；否則直接終止本流程。
10. -種基于分段匹配的航行計(jì)劃與雷達(dá)航跡關(guān)聯(lián)系統(tǒng)，其特征在于，其包括如下單 元： 航行計(jì)劃讀取單元，用于讀取至少一條待關(guān)聯(lián)的航行計(jì)劃中的任意一條，初始化航 行計(jì)劃和雷達(dá)航跡的匹配點(diǎn)數(shù)集合、匹配點(diǎn)數(shù)比例集合、空間相似度集合和時間相似度集 合； 計(jì)算判斷單元，用于判斷是否存在未進(jìn)行計(jì)算的雷達(dá)航跡，若是則執(zhí)行雷達(dá)航跡讀取 單元，否則執(zhí)行綜合關(guān)聯(lián)判決單元； 雷達(dá)航跡讀取單元，用于讀取其中一條未進(jìn)行計(jì)算的雷達(dá)航跡； 初步關(guān)聯(lián)判決單元，用于取未進(jìn)行計(jì)算的雷達(dá)航跡最新時刻航跡點(diǎn)向航行計(jì)劃作投 影，綜合考慮航行計(jì)劃的歷史關(guān)聯(lián)結(jié)果、投影點(diǎn)的位置及投影距離，對航行計(jì)劃與雷達(dá)航跡 進(jìn)行初步關(guān)聯(lián)判決； 構(gòu)造匹配點(diǎn)集構(gòu)造單元，用于對航行計(jì)劃進(jìn)行時間補(bǔ)償，計(jì)算時間相似度；在航行計(jì)劃 與雷達(dá)航跡的時間重疊區(qū)域內(nèi)進(jìn)行間隔采樣和插值，構(gòu)造航行計(jì)劃匹配點(diǎn)集和雷達(dá)航跡匹 配點(diǎn)集； 分段航跡匹配單元，用于分別從航行計(jì)劃匹配點(diǎn)集和雷達(dá)航跡匹配點(diǎn)集的第一個航跡 點(diǎn)開始依次設(shè)置為匹配參考點(diǎn)，對匹配參考點(diǎn)及在其之后的航跡點(diǎn)按順序構(gòu)造航跡段，通 過比較各航跡段的長度和方向進(jìn)行分段匹配；統(tǒng)計(jì)選取不同參考點(diǎn)時成功匹配的航跡點(diǎn) 數(shù)，取最大值作為航行計(jì)劃與雷達(dá)航跡的匹配點(diǎn)數(shù)，計(jì)算這些匹配點(diǎn)在整個點(diǎn)集中所占的 比例及航行計(jì)劃與雷達(dá)航跡的空間相似度；重復(fù)執(zhí)行計(jì)算判斷單元至分段航跡匹配單元直 至不存在未進(jìn)行計(jì)算的雷達(dá)軌跡； 綜合關(guān)聯(lián)判決單元，用于分別對匹配點(diǎn)數(shù)比例、空間相似度、匹配點(diǎn)數(shù)和時間相似度設(shè) 置關(guān)聯(lián)門限，進(jìn)行綜合關(guān)聯(lián)判決； 輸出關(guān)聯(lián)結(jié)果輸出單元，用于輸出航行計(jì)劃的關(guān)聯(lián)結(jié)果，并更新航行計(jì)劃的歷史關(guān)聯(lián) 結(jié)果。
【文檔編號】G08G3/00GK104464379SQ201410751109
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月9日
【發(fā)明者】涂一田, 余昀, 張必銀, 劉顥 申請人:中國船舶重工集團(tuán)公司第七0九研究所