[发明专利]一种基于目标航迹偏航避碰预警方法及装置

说明书

一种基于目标航迹偏航避碰预警方法及装置，检测目标的实时航线，并计算实时航线的曲率，将实时航线的曲率与设定航线的曲率进行比较，当实时航线的曲率偏离设定航线的曲率阈值范围时判定目标偏离航线，在计算实时航线某一点的曲率时，通过提取该点的前一坐标和后一坐标计算，通过快速取点的方式计算目标运行轨迹的曲率，避免了复杂的曲线运算，避免使用三角函数计算，无需预测即可实现偏航预警；直接使用Rsqrtps指令进行开方倒数运算，避免的复杂的C语言函数运算；算法中使用矩阵参与运算，数据可以批量处理目标数据，同时充分利用CPU中的SIMD指令功能，在Intel平台架构下使用SSE运算，大大提高了运算效率。

技术领域

本发明涉及一种基于目标航迹偏航避碰预警方法及装置。

背景技术

在航空，航海等活动中，雷达系统或监控中心经常要对目标的航向进行预判，进而对目标可能会偏离航向等问题进行预警。对目标的轨迹进行预测并指出其可能发生的偏航碰撞风险进行预警是雷达系统或云平台系统必备的要求。

现有的预警方法中，神经网络、模拟退火的算法具有较高的准确性，但它们需要大量的样本数据进行训练，并且运算时间较长，不适合做实时大量目标的预警，实际操作中经常用到的卡尔曼滤波法，计算简单，实时性较强，但卡尔曼滤波采用的是目标物距离设定航线的长度来判断是否偏航，往往会出现刚开始偏离角度大但偏离长度小不会引起报警，当偏航长度大引起报警时又造成反馈不及时的问题，另外对于大量目标的预测存在数据处理时间长，计算机运算性能利用不充分的问题。

发明内容

为克服现有技术问题，本发明提供一种基于目标航迹偏航避碰预警方法及装置。

一种基于目标航迹偏航避碰预警方法，检测目标的实时航线，并计算实时航线的曲率，将实时航线的曲率与设定航线的曲率进行比较，当实时航线的曲率偏离设定航线的曲率阈值范围时判定目标偏离航线，在计算实时航线某一点的曲率时，通过提取该点的前一坐标和后一坐标计算：

在计算P_a+1点的曲率时，

首先提取规定时间内实时航线上P_a+1点的相对坐标以及与P_a+1点相邻连续的两个点的相对坐标，分别为P_a(x_a,y_a)，P_a+1(x_a+1,y_a+1)，P_a+2(x_a+2,y_a+2)；

然后通过三个点的相对坐标计算P_a+1点的夹角Δα，K₁为P_a+1点到P_a点的转角切线斜率，K₂为P_a+2点到P_a+1点的转角切线斜率；选取的三个点位置相近Δα≈tanΔα；

计算P_a+2点到P_a+1点的弧长Δs，

最后计算P_a+1点的曲率ξ：a为选取的目标点的序号，a＝0，1，2，3……。

优选的是，当目标为多个时，检测各个目标的实时航线，并将各个目标的实时航线的曲率配置到曲率集[ξ]中，将各个实时航线的曲率与相应的设定航线的曲率进行比较，当实时航线的曲率偏离设定航线的曲率阈值范围时判定该目标偏离航线；

以P_m,a(x_m,a,y_m,a)为第m个目标的第a个点的相对坐标P_a，每个目标的提取频率相同，在计算时各个点的曲率时，