一种通信辐射源相似运动轨迹比较方法技术

本发明专利技术属于通信和移动感知技术领域，特别是涉及一种通信辐射源相似运动轨迹比较方法。该方法包括步骤：获取目标通信辐射源的查询轨迹和待比较轨迹；所述查询轨迹为已知的历史轨迹数据；提取查询轨迹和待比较轨迹的时空信息，计算两者的时空相似度；提取查询轨迹和待比较轨迹的语义标签，并计算查询轨迹和待比较轨迹的语义相似度；设置两个加权值，分别乘以时空相似度和语义相似度，并求和得到综合相似度；将综合相似度与预先设定的阈值相比较，若大于阈值，则判定所述待比较轨迹判断为查询轨迹的相似轨迹。本发明专利技术结合辐射源时空和语义信息，充分利用轨迹携带的信息，找出相似的轨迹，提高相似比较的准确度，对数据的完整性要求降低，鲁棒性强。

【技术实现步骤摘要】
一种通信辐射源相似运动轨迹比较方法
本专利技术属于通信和移动感知
，特别是涉及一种通信辐射源相似运动轨迹比较方法。
技术介绍
在GPS、北斗卫星定位等技术的辅助下，所有携带有感知设备或定位设备的运动载体带来了海量的轨迹数据。通过对通信辐射源运动轨迹的分析，可以挖掘运动主体或其载体平台的活动规律和移动特征等相关信息。轨迹数据的处理呈现递进式的关系：首先要对获得的运动轨迹数据进行预处理，包括数据清理、轨迹压缩、路网匹配等；其次根据应用和实际需求，借助数据库、数据挖掘领域等技术方法进行轨迹索引、查询；最后，在得到处理好的轨迹数据后，通过异常检测、模式分类、走向和喜好预测等操作，就能够获得有价值的轨迹和运动行为信息，服务于实际应用。对于静态轨迹数据，若不考虑轨迹数据的时变性，由于轨迹数据是已知的，那么基于历史轨迹数据的全局特征所构建的模型，具有较高的检测精度。因此，基于历史轨迹相似性的轨迹分析技术在航海、路网交通等领域应用广泛。一般来说，轨迹数据最大的特征在于其时空序列性，现有的运动轨迹研究主要分为两类：一类是基于传统的地理信息系统，直接对时空数据如距离、方向、速度等进行处理、分析；另一类是对轨迹数据进行延伸，从不同的粒度、层面和视角分析丰富的轨迹数据，以此对轨迹数据所蕴含的信息展开更全面的分析、理解。移动对象轨迹的产生多具有主观性，使得轨迹同时携带时空信息和语义信息。时空信息主要是指轨迹序列点在时间和空间上的位置，如现下的卫星定位系统获取到的经纬度数据。语义信息相比之下就更为丰富，如轨迹的方向、加减速等行为，轨迹所经过的地区，移动对象的移动偏好，定位接收器参数等，都可以作为轨迹的语义信息来分。显而易见，借鉴多粒度、多角度的运动轨迹分析方法，在先验信息充足或信息获取技术手段成熟的条件下，同时关注时空轨迹和语义轨迹，挖掘相似的运动轨迹，能够为我们对轨迹群运动模式分类识别以及挖掘、发现海量运动轨迹背后所蕴含的信息提供更好的帮助。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术主要提供了一种结合时空和语义信息的通信辐射源相似运动轨迹分析方法，将时空轨迹和语义轨迹相结合，分析比较相似的辐射源运动轨迹。辐射源相似运动轨迹的比较和分析，一方面能够为轨迹分类，轨迹群运动模式识别提供知识基础，另一方面也可以作为后续异常检测、行为认知决策的辅助。具体技术方案如下：一种通信辐射源相似运动轨迹比较方法，包括以下步骤：获取目标通信辐射源的查询轨迹和待比较轨迹；所述查询轨迹为已知的历史轨迹数据；提取查询轨迹和待比较轨迹的时空信息，计算查询轨迹和待比较轨迹的时空相似度；所述轨迹的时空信息包括经纬度和采样时间；提取查询轨迹和待比较轨迹的语义标签，对查询轨迹和待比较轨迹的语义标签进行匹配，并计算查询轨迹和待比较轨迹的语义相似度；所述轨迹的语义标签包括信号特征参数和地理热点地区；设置两个加权值，分别乘以时空相似度和语义相似度，并求和得到综合相似度；将综合相似度与预先设定的阈值相比较，若大于阈值，则判定所述待比较轨迹判断为查询轨迹的相似轨迹，输出待比较轨迹。进一步地，所述时空相似度的计算过程为：将轨迹A映射到三维空间中，那么该轨迹表示为Traj＝{X1,X2,...,XN}，其中Xi＝(xi,yi,ti)，i＝1,2,...,N为轨迹序列上每一个点的向量表示，xi,yi,ti分别表示经度值、纬度值和采样时间，假设X1＝(x1,y1,t1)和X2＝(x2,y2,t2)是Traj中任意两个不同向量，那么X1和X2之间的马氏距离为：DMah(X1,X2)＝(X1-X2)WC-1WΤ(X1-X2)T，其中C为X1,X2之间的协方差矩阵，fx,fy,ft分别为各元素的权重值，且为常数值；(·)-1表示矩阵的逆矩阵，(·)T表示矩阵或向量的转置。假设有查询轨迹TrajA＝{X1,X2,...,Xm,...,XM}和待比较轨迹TrajB＝{Y1,Y2,...,Yn,...,YN}，那么TrajA和TrajB之间的距离为：其中d为轨迹数据点维度，表示方差，Xm分成d维表示为Yn分成d维表示为将TrajA和TrajB按时间顺序分割为k个子轨迹对，表示为(TrajA1,TrajB1),...,(TrajAk,TrajBk)，分别计算这k个待分析子轨迹对的距离得到对每一个子轨迹对构造相似子轨迹标记向量index＝[index(1),index(2),...,index(k)]，其中其中thdis为判定子轨迹对(TrajAi,TrajBi)相似的门限值；计算得到TrajA和TrajB的时空相似度Sims-t为其中，l＝[l1,l2,...,lk]，其中li为每一个TrajBi的长度，即TrajBi中的数据点数量乘以采样间隔，i＝1,2,...,k，N为TrajB的数据点数量。进一步地，所述语义相似度的计算过程为：已知轨迹数据集T，建立各轨迹的语义标签{SI1,SI2,...,SIP}，其中SIp，p＝1,2,...,P为各轨迹语义标签，P为数据集中轨迹数量，设SIp＝＜SIp1,SIp2,...,SIpQ＞为第p条轨迹的语义标签，Q为语义标签中的语义信息数量，对任意两条轨迹的语义标签SIp和SIp′，则有语义相似度为：sim(pq,p′q)表示语义标签相似判断值，Sim(p,p′)表示语义相似度。进一步地，所述综合相似度求解过程为：设两条轨迹的时空相似度为Sims-t、语义相似度为Simsem，将其进行加权求和得到两轨迹间的综合相似度Simlarity(trajr,H)：Simlarity(trajr,H)＝ω1Sims-t+ω2Simsem，其中ω1、ω2表示加权值，且ω1、ω2∈(0，1)，trajr为查询轨迹，H为待检测轨迹。所述查询轨迹需事先确定，作为判定相似的对照和标准，本专利技术不讨论何种轨迹可以作为查询轨迹。所述待比较轨迹的含义是相对于查询轨迹，实践者需要了解比较的轨迹。所述时空信息的具体格式为<经度，纬度，采样时间>或者<定位点，采样时间>。所述语义标签中的信号特征参数包括工作频率(或基带频率)，发射功率，工作带宽，信号调制样式；地理热点地区包括辐射源平台或载体的是否经过敏感地区，是否经过热点地区。具体格式为<信号特征参数，地理热点地区>；采样本专利技术获得的有益效果是：本专利技术基于现有轨迹相似性分析方法的优点和不足，不再局限于对轨迹时空数据的分析处理，引入了辐射源语义信息，结合通信辐射源自身特点，实现对相似的通信辐射源轨迹更为准确的分析和判断。充分利用各种信息的价值，提高相似比较的准确度和精度，为后续的决策应用提供很好的辅助，并且可以作为一种思路，根据实际应用及需要，适用于多种类型运动主体和轨迹。附图说明图1是结合时空和语义信息的通信辐射源本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种通信辐射源相似运动轨迹比较方法，其特征在于，包括以下步骤：/n获取目标通信辐射源的查询轨迹和待比较轨迹；所述查询轨迹为已知的历史轨迹数据；/n提取查询轨迹和待比较轨迹的时空信息，计算查询轨迹和待比较轨迹的时空相似度；所述轨迹的时空信息包括经纬度和采样时间；/n提取查询轨迹和待比较轨迹的语义标签，对查询轨迹和待比较轨迹的语义标签进行匹配，并计算查询轨迹和待比较轨迹的语义相似度；所述轨迹的语义标签包括信号特征参数和地理热点地区；/n设置两个加权值，分别乘以时空相似度和语义相似度，并求和得到综合相似度；/n将综合相似度与预先设定的阈值相比较，若大于阈值，则判定所述待比较轨迹判断为查询轨迹的相似轨迹，输出待比较轨迹。/n

【技术特征摘要】
1.一种通信辐射源相似运动轨迹比较方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取目标通信辐射源的查询轨迹和待比较轨迹；所述查询轨迹为已知的历史轨迹数据；
提取查询轨迹和待比较轨迹的时空信息，计算查询轨迹和待比较轨迹的时空相似度；所述轨迹的时空信息包括经纬度和采样时间；
提取查询轨迹和待比较轨迹的语义标签，对查询轨迹和待比较轨迹的语义标签进行匹配，并计算查询轨迹和待比较轨迹的语义相似度；所述轨迹的语义标签包括信号特征参数和地理热点地区；
设置两个加权值，分别乘以时空相似度和语义相似度，并求和得到综合相似度；
将综合相似度与预先设定的阈值相比较，若大于阈值，则判定所述待比较轨迹判断为查询轨迹的相似轨迹，输出待比较轨迹。


2.如权利要求1所述的一种通信辐射源相似运动轨迹比较方法，其特征在于，所述时空相似度的计算过程为：
将轨迹A映射到三维空间中，那么该轨迹表示为Traj＝{X1,X2,...,XN}，其中Xi＝(xi,yi,ti)，i＝1,2,...,N为轨迹序列上每一个点的向量表示，xi,yi,ti分别表示经度值、纬度值和采样时间，假设X1＝(x1,y1,t1)和X2＝(x2,y2,t2)是Traj中任意两个不同向量，那么X1和X2之间的马氏距离为：
DMah(X1,X2)＝(X1-X2)WC-1WΤ(X1-X2)T，
其中C为X1,X2之间的协方差矩阵，fx,fy,ft分别为各元素的权重值，为常数值；
假设有查询轨迹TrajA＝{X1,X2,...,Xm,...,XM}和待比较轨迹TrajB＝{Y1,Y2,...,Yn,...,YN}，那么TrajA和TrajB之间的距离为：



其中d为轨迹数据点维度，表示方差，Xm分成d维表示为Yn分成d维表示为
将TrajA和Traj...

【专利技术属性】
技术研发人员：王伦文，季玙璠，吴微露，王江，邵豪，吴涛，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34