CN103235315A - 一种多机动目标跟踪*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多机动目标跟踪***，包括量测数据处理与形成、用于确定最合理的观测/轨迹配对的数据关联、跟踪起始与跟踪终端、用于确定观测/轨迹配对的跟踪门规则和跟踪维持以及多机动目标状态，量测数据处理与形成的数据通过数据关联传递给跟踪起始与跟踪终端，跟踪起始与跟踪终端通过跟踪维持将数据传递给跟踪门规则，跟踪门规则将数据通过数据关联反馈至跟踪维持上，跟踪维持最终通过多机动目标状态显示目标运动参数。本发明的一种多机动目标跟踪***，采用此种***，能够在使用过程中同时跟踪多个目标，从而快速估计出目标运动的位置、速度、加速度和目标分类特征。

Description

一种多机动目标跟踪***

技术领域

本发明涉及目标跟踪***的领域，尤其是一种多机动目标跟踪***。

背景技术

目标跟踪问题作为科学技术发展的一个方面，设计的主要目的是可靠而精确的跟踪目标，其历史可以追溯到第二次世界大战前夕，即1937年世界上出现第一部跟踪雷达站SCR-28的时候、之后各种雷达、红外、声纳和激光等目标跟踪***相继得到发展并且日趋完善。

传统的跟踪***是一对一***，即一个探测器仅连续地瞄准和跟踪一个目标。随着科学技术的进步和现代战略战术的发展，人们发现提出新的目标跟踪概念和体制是完全可能的，在过去20多年中，多目标跟踪的理论和方法已经获得很大发展，并已成为当今国际上十分活跃的热门研究领域之一，有些成果也已付诸于工程实际。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了克服上述中存在的问题，提供一种多机动目标跟踪***，能够实现多目标跟踪的目的。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种多机动目标跟踪***，包括量测数据处理与形成、用于确定最合理的观测/轨迹配对的数据关联、跟踪起始与跟踪终端、用于确定观测/轨迹配对的跟踪门规则和跟踪维持以及多机动目标状态，量测数据处理与形成的数据通过数据关联传递给跟踪起始与跟踪终端，跟踪起始与跟踪终端通过跟踪维持将数据传递给跟踪门规则，跟踪门规则是将观测回波分配给已建立的目标轨迹或新目标轨迹的一种粗略检验方法，跟踪门规则将数据通过数据关联反馈至跟踪维持上，跟踪维持最终通过多机动目标状态显示目标运动参数。

所述的跟踪维持包括机动识别和与机动识别相连接的自适应滤波与预测，机动识别的输入端与数据关联相连接，自适应滤波与预测和跟踪起始与跟踪终端双向连接。

本发明的有益效果是，本发明的一种多机动目标跟踪***，采用此种***，能够在使用过程中同时跟踪多个目标，从而快速估计出目标运动的位置、速度、加速度和目标分类特征。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的结构框图。

图中1.量测数据处理与形成，2.数据关联，3.跟踪起始与跟踪终端，4.跟踪门规则，5.跟踪维持，51.机动识别，52.自适应滤波与预测，6.多机动目标状态。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1所示的一种多机动目标跟踪***，包括量测数据处理与形成1、用于确定最合理的观测/轨迹配对的数据关联2、跟踪起始与跟踪终端3、用于确定观测/轨迹配对的跟踪门规则4和跟踪维持5以及多机动目标状态6，量测数据处理与形成1的数据通过数据关联传递给跟踪起始与跟踪终端3，跟踪起始与跟踪终端3通过跟踪维持5将数据传递给跟踪门规则4，跟踪门规则4将数据通过数据关联2反馈至跟踪维持5的机动识别51上，机动识别51相连接的自适应滤波与预测52，适应滤波与预测52和跟踪起始与跟踪终端3双向连接，跟踪维持5最终通过多机动目标状态6显示目标运动参数。

本发明的一种多机动目标跟踪***，跟踪门的形成或关联区域的形成是多机动目标跟踪过程中首当其冲的问题。跟踪门是跟踪空间中的一块子空间，中心位于被跟踪目标的预测状态，其大小由接收正确回波的概率来确定，跟踪门规则是将观测回波分配给已建立的目标轨迹或新目标轨迹的一种粗略检验方法。其目的有如下两点：

（1）确定候选回波

当由探测器观测到的回波满足某目标的跟踪门规划时，称此回波为候选回波，并被考虑用于更新被跟踪目标的状态。注意到，有时可能多个回波同时落入某一目标的跟踪门内，同样，落入跟踪门内的候选回波最后也有可能不被用来更新目标的状态。这一点与“最邻近”和“全邻”相关方法的规定有关。

(2)建立新的假定轨迹

当观测回波不落入任何已建立目标轨迹的跟踪门内是，次回波可能为新的目标回波或虚警，由此可建立起新的候选目标假定轨迹或摒弃虚警。

数据关联是多目标跟踪的核心部分。数据关联过程是将候选回波(跟踪门规定的输出)与已知目标轨迹相比较并最后确定正确地观测/轨迹配对的过程。

当单个观测回波位于某个目标的跟踪门内时，配对过程即告实现。对于密集多回波环境，特别是近相距和轨迹交叉目标，最困难的情况出现在相关发生抵触的场合，此时，要么多个回波位于同一跟踪门内，要么单个回波位于多个跟踪门内的交集内。目前，有两种基本方法可用来解决这一复杂问题。

第一种方法是“最近邻”方法。该方法的原则是选择是统计距离最小或残差概率密度最大的回波作为目标回波，计算方法较为简单。然而，再多回波环境下，尤其对近相距和轨迹交叉目标来说，离目标预测状态最近的回波并非必定是目标回波，因此，这种方法在实际应用中常常发生误跟和丢失目标的现象。

另一种方法是“全邻”方法。该方法与“最邻近”方法的不同点在于全面考虑了跟踪门内的所有候选滤波，并根据不同相关情况计算出各概率加权系数以及所有候选回波的加权和即等效回波，然后用各等效回波更新多个目标的状态。“全邻”方法特别适合与高密集多回波环境代表着现代跟踪技术的发展方向，其典型代表是概率数据关联方法（PDA）和联合数据关联方法(JPDA)。

PDA和JPDA两种方法是本著作发展密集多回波环境下单机动目标和多机动目标跟踪算法的重要基础。

需要特别指出，应用先进的数据关联技术可以解决多个目标产生同一观测的问题，即目标分辨问题。例如，雷达量测技术不可能分辨出其波束内的多个近相距目标，但数据关联技术可以确定出何时在雷达波束内存在几个目标。这一点在工程上具有极其重大的应用价值。

跟踪维持即连续保持跟踪，其目的是保证被跟踪目标可分辨且不发生误跟和失跟现象。跟踪维持包括机动识别和自适应滤波与预测部分。其中机动目标的自适应滤波如何与数据关联技术相结合乃是一项困难的课题。

需要注意的是，在将机动检测及其自适应滤波应用到密集多回波环境下的多机动目标跟踪过程中，极可能发生目标失跟现象。原因之一是，不正确的数据关联可能触发机动检测器以至于跟踪滤波器迅速地响应虚警信号。原因之二是，在潜在的误相关条件下，已检测的机动将显著的增大滤波协方差矩阵，从而增大跟踪门体积，随之而来的是落入跟踪门内的虚警概率增大，误相关的可能性增大，而误相关和对虚警的快速响应又将进一步导致误相关直至目标丢失。这两点正是机动检测方法不能成功响应与密集多回波环境下多机动目标跟踪问题的根本原因所在。而机动目标“当前”统计模型及其均值和方差自适应滤波这一机动辨识方法，可以较为理想的解决机动识别及自适应算法与数据的结合问题。

跟踪起始与跟踪终结，跟踪起始是一种建立新的目标档案的决策方法。它

主要包括假定轨迹形成，轨迹初始化和轨迹确定三方面。一般的，不与已知目标轨迹相关的观测集合被用来形成新的假定轨迹，进而进行轨迹的初始化处理。约束条件为：在已知目标跟踪门内的观测数据不能用来初始化新的假定轨迹，尽管使用“最邻近”方法时，某些满足跟踪门规划的观测最后不与已知的目标轨迹配对。一旦形成新的假定轨迹，则需采用轨迹确定逻辑确认目标，并消除虚警。常用的方法有N次扫描中出现M次相关（M<N）确定跟踪起始的方法和基于目标后验概率的决策分析方法等。需要说明的是，用“全部”方法进行假设轨迹初始化处理仍是一项十分困难的问题。作者的经验是用批处理方法或“最近邻”方法确定假定轨迹初始状态，用“全邻”方法处理轨迹确定问题。

跟踪终结是跟踪起始的逆问题，它是消除多余目标档案的一种决策方法。当被跟踪目标逃离跟踪空间或者被摧毁时，其状态更新质量下降。为避免不必要的存储与计算，***必须作出相应的决策，以消除多余目标档案，完成跟踪终结功能。典型的跟踪终结方法有N_D次连续扫描丢失目标确定跟踪终结的方法和概率决策分析方法等。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (2)

1.一种多机动目标跟踪***，其特征是：包括量测数据处理与形成（1）、用于确定最合理的观测/轨迹配对的数据关联（2）、跟踪起始与跟踪终端（3）、用于确定观测/轨迹配对的跟踪门规则（4）和跟踪维持（5）以及多机动目标状态（6），量测数据处理与形成（1）的数据通过数据关联传递给跟踪起始与跟踪终端（3），跟踪起始与跟踪终端（3）通过跟踪维持（5）将数据传递给跟踪门规则（4），跟踪门规则（4）将数据通过数据关联（2）反馈至跟踪维持（5）上，跟踪维持（5）最终通过多机动目标状态（6）显示目标运动参数。

2.根据权利要求1所述的一种多机动目标跟踪***，其特征是：所述的跟踪维持（5）包括机动识别（51）和与机动识别（51）相连接的自适应滤波与预测（52），机动识别（51）的输入端与数据关联（2）相连接，自适应滤波与预测（52）和跟踪起始与跟踪终端（3）双向连接。

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