带航迹维护的序贯融合双传感器JPDA多目标跟踪方法

技术领域

本发明涉及航迹规划技术领域，尤其涉及一种带航迹维护的序贯融合双传感器JPDA多目标跟踪方法。

背景技术

目标跟踪是指利用传感器所获得的量测信息来估计目标状态，包括目标的数目、位置、速度、加速度和航迹等信息。随着传感器技术的不断发展，基于各种类型传感器(如雷达、红外、声呐、激光、多光谱和高光谱等)的目标跟踪系统相继出现，并应用于不同的场合。

目前常用的多传感器融合方法有分布式、集中式、混合式，将多传感器融合方法与多目标跟踪方法所结合，来达到多传感器多目标跟踪的效果。但是现在基于联合联合概率数据互联的多传感器多目标跟踪方法都是跟踪多目标数目已知的情况，这不符合实际，若有目标突然出现或者消失则无法进行判断，所以考虑将航迹维护与其结合，才能更好的符合实际情况。

若将分布式传感器多目标跟踪与航迹维护所结合，当多传感器生成的航迹数目不同时，则无法进行目标状态信息和协方差信息融合，系统会崩溃。若将集中式传感器多目标跟踪与航迹维护所融合，虽然会有更精确的目标信息，但也接收了每个传感器的杂波信息，会造成系统误跟踪的情况，而且过量的量测信息会导致运算速度大大下降。

相比于上述两种常用的多传感器融合方法，将序贯融合多传感器多目标跟踪与航迹维护所结合可以跟踪目标数目不定的多目标跟踪问题。

发明内容

根据现有技术存在的问题，本发明公开了一种带航迹维护的序贯融合双传感器JPDA多目标跟踪方法，具体包括如下步骤：

S1：采用双传感器序贯收集量测信息，基于传感器接收真实目标量测误差特性，采用聚类方法判定未来航迹，其中量测信息包括真实目标和杂波信息；

S2：对符合聚类的量测信息进行加权融合处理，下一时刻第一传感器若有量测、并融合后结果满足速度法判定关系，则认为航迹起始成功；若有多个量测时，并融合后结果满足速度法判定关系，则第一时刻聚类的位置与马氏距离写最近的量测关联，判定航迹起始成功；

S3：当有一确认航迹在序贯接收多个传感器的量测情况下，仍没有量测与确认航迹关联，则认为该确认航迹消失，删除该确认航迹；

S4：对于航迹起始成功的目标，每一时刻通过序贯双传感器联合概率数据互联方法进行跟踪，首先通过处理第一传感器的量测信息得到位置和协方差估计，将其作为处理第二传感器的预测步信息，并利用第二传感器量测更新这一时刻的位置和协方差估计，作为下一时刻的先验信息；

S5：当第一传感器和第二传感器接收量测时刻满足T

采用聚类方法判定未来航迹时具体采用如下方式：

S11:在k时刻序贯接收第一传感器的量测信息

S12:根据两个传感器对同一真实目标量测的定位误差进行分析，若两个传感器的量测定位同一个真实目标，则两个量测位置应在一个矩形误差区域范围内；

S13：判断两个传感器量测产生聚类关系采用如下方法：若k时刻有第一传感器的量测

S14：若在二维情况，第一传感器的量测对真实目标的偏差为am，第二传感器的量测对真实目标的偏差为bm,则g

S15:对于满足聚类条件的第一传感器、第二传感器的量测点，认为其是可能航迹点。

S21：如果k时刻第一传感器的量测

φ

S22：如果量测满足S21聚类条件关系，在K+1时刻，若聚类后的位置φ

其中V

S23：若K时刻第一传感器的量测

其中V

S24：如果两个传感器量测满足S23的条件，如果测

S25：若K时刻第二传感器的量测

S26：如果传感器量测满足S25的条件，如果量测

S51:第一传感器和传感器接收量测时刻满足T

S52：若K时刻确认目标未与任何量测关联，则直接对该目标进行状态递推处理，并且航迹稳定性加1，如果航迹稳定性等于5，则删除该确认航迹；

S53：若K时刻确认目标与量测关联，对确认航迹目标与波门内量测进行处理，得到目标的状态和协方差信息，并且航迹稳定值为0；

S54：对于K时刻可能航迹与波门外量测进行航迹起始判断，航迹起始条件是序贯接收4个传感器，满足一次聚类法判定和一次速度法判定则认为其航迹起始成功；

S55根据S53、S54、S55得到K时刻航迹信息，包括确认目标的状态和协方差，确认目标的航迹稳定值和可能航迹；

S56:若K+1时刻序贯接收第一传感器、第二传感器的量测，处理方式同S4；

S57：根据S56得到K+1时刻航迹信息，包括确认目标的状态和协方差，确认目标的航迹稳定值和可能航迹；

S58：重复上述步骤直到处理完所有时刻信息。

由于采用了上述技术方案，本发明提供的一种带航迹维护的序贯融合双传感器JPDA多目标跟踪方法，该方法将多传感器量测信息应用于多目标航迹起始和终止上，可以在更短的时刻对目标完成起始和消失的判定，将序贯融合思想应用到多目标跟踪上，即使在多个传感器探测概率较低的情况下，用本专利方法进行跟踪，融合后结果也比单一高探测概率的效果好，因此该方法解决了传统多传感器联合概率数据互联无法跟踪多目标数目不确定的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明方法的流程图；

图2为本发明方法中序贯双传感器航迹起始流程图。

具体实施方式

为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚完整的描述：

如图1所示的一种带航迹维护的序贯融合双传感器JPDA多目标跟踪方法，具体包括如下步骤：

S1：利用双传感器序贯收集量测信息,量测信息包括真实目标和杂波，根据传感器接受真实目标量测误差特性，第一时刻通过聚类方法判定可能航迹；

进一步的，S11:在k时刻序贯接收第一传感器的量测信息

S12:根据两个传感器对同一真实目标量测的定位误差特性，若两个传感器的量测定位同一个真实目标，则两个量测位置应在一个矩形误差区域范围内。

S13：判断两个传感器量测产生聚类关系采用如下方法：若k时刻有第一传感器的量测

S14：若在二维情况，第一传感器的量测对真实目标的偏差为am，第二传感器的量测对真实目标的偏差为bm,则g

S15:对于满足聚类条件的第一传感器、2的量测点，认为其是可能航迹点。

S2：对符合聚类的量测进行加权融合处理，下一时刻第一传感器若有量测与融合后结果满足速度法判定关系，则认为航迹起始成功，若有多个量测与融合后结果满足速度法判定关系，则与马氏距离最近的关联，判定航迹起始成功；简单来说就是两个时刻序贯接受4个传感器量测若满足一次聚类条件和一次速度法判定则认为航迹起始成功；

S21：若k时刻第一传感器有量测

φ

S22：如果量测满足S21聚类条件关系，在K+1时刻，若聚类后的位置φ

其中V

S23：若K时刻第一传感器的量测

其中V

S24：如果两个传感器量测满足S23的条件，如果量测

S25：若K时刻第二传感器的量测

其中V

S26：如果传感器量测满足S25的条件，如果量测

S3:若有一确认航迹在序贯接收5个传感器的量测情况下，仍没有量测与确认航迹关联，则认为该确认航迹消失，删除该确认航迹；

S31:在K时刻先接收第一传感器的量测，判断一个确认航迹在k时刻是否与第一传感器的量测关联，若关联，则航迹可能值L＝0；若不关联则航迹可能值L＝L+1。

S32:在S31的基础上，序贯接收第二传感器的量测，判断此确认航迹在k时刻是否与第二传感器的量测关联，若关联，则航迹可能值L＝0；若不关联则航迹可能值L＝L+1。

S33：在K+1时刻继续对确认航迹进行航迹稳定值进行判断；

S34:重复上述步骤，若L<5则一直为确认航迹，对其进行跟踪，若L＝5则认为该确认航迹消失，删除该确认航迹。

S4:对于航迹起始成功的目标，每一时刻通过序贯双传感器联合概率数据互联方法进行跟踪，首先通过处理第一传感器的量测信息，得到位置和协方差估计，将其作为处理第二传感器的预测步信息，并利用第二传感器量测更新这一时刻的位置和协方差估计，作为下一时刻的先验信息；

S41：将双传感器序贯航迹起始和序贯航迹终止思想结合，提出了带航迹维护的双传感器序贯融合JPDA方法，第一传感器、2采样周期k一致，并且每个周期都序贯接收第一传感器和第二传感器的量测。

S42：在k时刻，输入第一传感器接收到的量测

S43：在S42的基础上，对m个确认航迹目标的状态和协方差进行预测处理，得到

P

其中，F为状态转移矩阵，P

S44：在S43的基础上，根据

式中ξ为门限值，可根据真实量测落入波门概率计算得出，H为观测矩阵，，观测噪声服从均值为0协方差矩阵为R的高斯分布。

S45：根据S44对确认目标是否与量测关联进行判断，对有量测关联的目标与落入确认目标波门内的量测

S

上式中，τ

S46：对S44进行判断，若没有量测落入确认目标的波门内，则是无关联的确认目标。用预测位置值作为其估计值，并且L

P

S47：由S45和S46可得到目标信息

S48：在S47的基础上，将

P

S49:根据S48，得到

S410：重复上述步骤，直到处理完所有时刻信息。

S5:当第一传感器和传感器接收量测时刻满足T

S51:第一传感器和传感器接收量测时刻满足T

S52：若K时刻确认目标未与任何量测关联，则直接对该目标进行状态递推处理，并且航迹稳定性加1，如果航迹稳定性等于5，则删除该确认航迹。

S53：若K时刻确认目标与量测关联，对确认航迹目标与波门内量测进行处理，得到目标的状态和协方差信息，并且航迹稳定值为0。

S54：对于K时刻可能航迹与波门外量测进行航迹起始判断，航迹起始条件是序贯接收4个传感器，满足一次聚类法判定和一次速度法判定则认为其航迹起始成功。

S55根据S53、S54、S55得到K时刻航迹信息，包括确认目标的状态和协方差，确认目标的航迹稳定值和可能航迹。

S56:若K+1时刻序贯接收第一传感器、2的量测，处理方式同S4。

S57：根据S56得到K+1时刻航迹信息，包括确认目标的状态和协方差，确认目标的航迹稳定值和可能航迹。

S58：重复上述步骤直到处理完所有时刻信息。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。