專(zhuān)利名稱(chēng)：一種具有固定滑窗-ospa距離航跡關(guān)聯(lián)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有固定滑窗-OSPA距離航跡關(guān)聯(lián)方法，屬于雷達(dá)目標(biāo)跟蹤領(lǐng)域和模式識(shí)別領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
采用多傳感器進(jìn)行多目標(biāo)跟蹤時(shí)，一個(gè)目標(biāo)的航跡通常會(huì)出現(xiàn)多條，此時(shí)需要判斷哪些航跡屬于同一個(gè)目標(biāo)，這就是航跡關(guān)聯(lián)需要解決的問(wèn)題。航跡關(guān)聯(lián)在雷達(dá)網(wǎng)絡(luò)多目標(biāo)檢測(cè)與跟蹤方面具有廣泛的用途首先，獲取目標(biāo)個(gè)數(shù)需要航跡關(guān)聯(lián)，由于各個(gè)雷達(dá)的搜索跟蹤區(qū)域各不相同，當(dāng)搜索雷達(dá)獲取目標(biāo)航跡起始信息后，啟動(dòng)跟蹤雷達(dá)開(kāi)始跟蹤過(guò)程，網(wǎng)絡(luò)中心需要依據(jù)各個(gè)搜索雷達(dá)數(shù)據(jù)判斷具體的目標(biāo)個(gè)數(shù)，由于雷達(dá)監(jiān)視區(qū)域存在重疊區(qū)域，一些航跡可能屬于同一個(gè)目標(biāo)，需要采用航跡關(guān)聯(lián)方法做出判斷。其次，航跡關(guān)聯(lián)是航跡融合的前提，是多傳感器目標(biāo)跟蹤首先要解決的問(wèn)題，這些都是雷達(dá)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行目標(biāo)檢測(cè)跟蹤的基礎(chǔ)。最早的關(guān)聯(lián)主要解決的是研究點(diǎn)跡和點(diǎn)跡之間的關(guān)聯(lián)問(wèn)題，這也是通常所說(shuō)的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)方法，形成航跡后需要考慮點(diǎn)跡和航跡之間關(guān)聯(lián)，在此基礎(chǔ)上，首先研究的多傳感器單目標(biāo)跟蹤問(wèn)題，它需要研究的關(guān)鍵問(wèn)題是航跡關(guān)聯(lián)問(wèn)題。多傳感器多目標(biāo)跟蹤導(dǎo)致需要進(jìn)行航跡-航跡之間的關(guān)聯(lián)。按照航跡關(guān)聯(lián)處理問(wèn)題的框架不同，我們把航跡關(guān)聯(lián)分為如下四類(lèi)第一類(lèi)是基于概率統(tǒng)計(jì)的關(guān)聯(lián)方法、第二類(lèi)是基于不確定信息處理的方法，第三類(lèi)是基于目標(biāo)優(yōu)化約束的方法，第四類(lèi)是基于信號(hào)處理的方法。概率統(tǒng)計(jì)方法是最早進(jìn)行研究的方法，主要的工作源于Kalman濾波方法的建立,最早研究應(yīng)該是Singer和Kanyuck給出的加權(quán)距離檢驗(yàn)法，采用Chi平方分布檢測(cè)兩個(gè)估計(jì)是否屬于同一個(gè)目標(biāo)，該結(jié)論中假設(shè)兩個(gè)估計(jì)是獨(dú)立的，Bar-Shalom對(duì)此結(jié)果進(jìn)行了修正，通過(guò)引入兩個(gè)估計(jì)協(xié)方差交叉項(xiàng)， 給出了相關(guān)條件下的加權(quán)距離檢驗(yàn)方法。序貫法針對(duì)兩個(gè)傳感器節(jié)點(diǎn)航跡估計(jì)集合兩兩之間的差值，采用似然比檢測(cè)的方法序貫檢測(cè)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)中的一組航跡組合是否是同一個(gè)目標(biāo)航跡，其優(yōu)點(diǎn)是考慮了航跡的歷史信息，能有效處理航跡交叉和分叉等情況。不確定信息方法主要包括模糊匹配的方法?；趦?yōu)化約束的方法以不同航跡間的費(fèi)用和作為目標(biāo)函數(shù)， 以航跡之間的{0，I }分配方法作為約束條件?；谛盘?hào)處理的方法把航跡看作為一個(gè)信號(hào)， 通過(guò)檢測(cè)信號(hào)的特征相關(guān)性進(jìn)行關(guān)聯(lián)，典型的方法是小波分析的方法?，F(xiàn)有方法具有各自的應(yīng)用范圍與特點(diǎn)第一類(lèi)概率統(tǒng)計(jì)關(guān)聯(lián)方法側(cè)重于估計(jì)狀態(tài)具有統(tǒng)計(jì)模型，依據(jù)Chi平方假設(shè)檢驗(yàn)判斷多個(gè)航跡是否屬于同一個(gè)目標(biāo)；第二類(lèi)不確定信息方法側(cè)重于采用不確定模型來(lái)描述，建立航跡的隸屬度函數(shù)、置信測(cè)度來(lái)判斷航跡點(diǎn)之間的隸屬度或者置信度，進(jìn)而獲取航跡關(guān)系；第三類(lèi)目標(biāo)優(yōu)化約束方法采用指派代價(jià)函數(shù)建立航跡之間分配關(guān)系，采用線(xiàn)性規(guī)劃方法解。航跡關(guān)聯(lián)的思想主要依據(jù)航跡之間的幾何距離的遠(yuǎn)近來(lái)進(jìn)行關(guān)聯(lián)，依據(jù)當(dāng)前時(shí)刻的航跡點(diǎn)的信息進(jìn)行關(guān)聯(lián)必然缺少對(duì)整個(gè)航跡特征的考慮，航跡之間的關(guān)聯(lián)性能必然降低，應(yīng)該盡可能結(jié)合歷史航跡點(diǎn)信息，序貫方法可以結(jié)合歷史信息與當(dāng)前的檢測(cè)信息進(jìn)行判斷，有效避免航跡交叉與分叉現(xiàn)象，但是在處理航跡異步問(wèn)題確遇到很大的問(wèn)題。第四類(lèi)信號(hào)處理方法一般精度會(huì)好一些，但問(wèn)題相關(guān)性比較強(qiáng)，也就是說(shuō)需要針對(duì)具體目標(biāo)航跡特點(diǎn)問(wèn)題，采取不同的方法，換一種目標(biāo)運(yùn)動(dòng)模式， 原來(lái)建立起來(lái)的方法很難再適用。發(fā)明目的
本發(fā)明的目的是提供一種基于OSPA距離的航跡關(guān)聯(lián)方法，該方法把航跡看成為轉(zhuǎn)換為集合，通過(guò)引入集合之間的Optimal Subpattern Assignment (OSPA)距離來(lái)進(jìn)行航跡關(guān)聯(lián)，不僅可以有效地解決航跡交叉和分叉問(wèn)題，并且可以處理航跡異步問(wèn)題。本發(fā)明方法包括以下步驟
(I)估計(jì)目標(biāo)航跡。依據(jù)各個(gè)傳感器的觀測(cè)數(shù)據(jù)，估計(jì)獲取目標(biāo)的各個(gè)傳感器航跡，航跡估計(jì)采用通常的目標(biāo)跟蹤方法。例如概率關(guān)聯(lián)方法，聯(lián)合概率關(guān)聯(lián)方法，多假設(shè)方法以及非關(guān)聯(lián)的航跡估計(jì)方法。(2)構(gòu)造目標(biāo)航跡集合。目標(biāo)在各個(gè)時(shí)刻的估計(jì)狀態(tài)點(diǎn)，按照時(shí)間順序獲得傳感器航跡集合。我們把每個(gè)目標(biāo)航跡看作為一個(gè)元素個(gè)數(shù)可變的集合，假設(shè)總的傳感器個(gè)數(shù)為
S，相應(yīng)的估計(jì)航跡集合
權(quán)利要求
1. 一種具有固定滑窗-OSPA距離航跡關(guān)聯(lián)方法，其特征在于該方法包括以下步驟 步驟(I)估計(jì)目標(biāo)航跡；依據(jù)各個(gè)傳感器的觀測(cè)數(shù)據(jù)，估計(jì)獲取目標(biāo)的各個(gè)傳感器航跡，航跡估計(jì)采用通常的目標(biāo)跟蹤方法；步驟(2)構(gòu)造目標(biāo)航跡集合；目標(biāo)在各個(gè)時(shí)刻的估計(jì)狀態(tài)點(diǎn)，按照時(shí)間順序獲得傳感器航跡集合；把每個(gè)目標(biāo)航跡看作為一個(gè)元素個(gè)數(shù)可變的集合，假設(shè)總的傳感器個(gè)數(shù)為 S，對(duì)應(yīng)的集合為
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具有固定滑窗-OSPA距離航跡關(guān)聯(lián)方法，本發(fā)明通過(guò)把局部航跡描述為一個(gè)集合，引入目標(biāo)航跡集合之間的OSPA距離評(píng)價(jià)判斷兩個(gè)局部航跡是否屬于同一航跡。設(shè)計(jì)引入上三角分塊矩陣和航跡關(guān)聯(lián)矩陣方法完成各個(gè)傳感器航跡之間的兩兩匹配過(guò)程，再次基礎(chǔ)上，進(jìn)一步設(shè)計(jì)了具有固定滑窗的遞推OSPA航跡距離計(jì)算方法。本發(fā)明建議的OSPA距離不僅可以有效關(guān)聯(lián)相同航跡，而且可以有效應(yīng)對(duì)航跡交叉、航跡分叉和航跡異步問(wèn)題。通過(guò)與加權(quán)航跡關(guān)聯(lián)方法、獨(dú)立序貫航跡關(guān)聯(lián)方法比較，說(shuō)明本發(fā)明在關(guān)聯(lián)精度、航跡異步問(wèn)題上具有的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。
文檔編號(hào)G01S5/00GK102608568SQ20121004732
公開(kāi)日2012年7月25日 申請(qǐng)日期2012年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月28日
發(fā)明者劉偉峰, 文成林 申請(qǐng)人:杭州電子科技大學(xué)