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专利号: 202011102472X
申请人: 杭州电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于目标重跟踪的多目标粒子滤波检测前跟踪方法,其特征在于,该方法具体包括以下步骤:步骤1、初始化参数:雷达扫描周期T、观测总帧数K、粒子群中粒子个数N、雷达个数R,目标跟踪航迹的帧长度leni,距离、多普勒以及方位空间单元距离分别为Dr,Dd,Db,误差阈值Error;

步骤2、读取多个雷达的第k帧量测 其中, 表示第r个雷达的第k帧回波数据的量测单元(m,n,p)中的量测,m、n、p分别表示距离单元、多普勒单元以及方位单元;

步骤3、对k-1时刻的跟踪目标集Taxe={f1,k-1,,f2,k-1…fTm,k-1}中的目标进行跟踪,Tm为跟踪集中目标个数,每个目标fi,k-1均拥有一个跟踪粒子群Pi,k-1={pi,1,k-1,pi,2,k-1…pi,N,k-1},其中pi,j,k-1表示第i个目标k-1时刻的第j个粒子;

步骤3.1、令i=1;

步骤3.2、对第i个目标的跟踪粒子群Pi,k-1={pi,1,k-1,pi,2,k-1…pi,N,k-1}中的每个粒子进行状态转移,从而得到目标的跟踪粒子群Pi,k={pi,1,k,pi,2,k…pi,N,k},每个粒子的状态变量为 和存在变量Ei,j;

步骤3.3、令r=1,j=1,计算跟踪粒子群中每个粒子的多雷达权值,具体步骤为:步骤3.3.1、比较目标第j个粒子的Ei,j是否大于0,如果是,进入步骤3.3.2,否则,计算粒子基于第r个雷达的权值 为1,并转到步骤3.3.4;

步骤3.3.2、计算第j个粒子对应第r个雷达下的距离 多普勒 以及方位值(xr,yr)代表第r个雷达位置;

步骤3.3.3、计算k时刻目标i第j个粒子基于第r个雷达的权重(m,n,p,k)为k时刻,粒子的 值在此雷达量测空间中的单元位置;σn代表标准差,Lr表示与距离有关的衰减常数,Ld表示与多普勒有关的衰减常数,Lb表示与方位有关的衰减常数,R(m)表示目标处于第r个雷达量测单元对应的距离,D(n)表示目标处于第r个雷达量测单元对应的多普勒,B(p)表示目标处于第r个雷达量测单元对应的方位值,Ar,k为第r个传感器对应单元复幅度;

步骤3.3.4、若j

步骤3.3.5、若r

步骤3.4、计算多雷达融合粒子权值

步骤3.4.1、令r=1;

步骤3.4.2、将第r个雷达对应的粒子权值归一化:步骤3.4.3、若r

步骤3.4.4、计算融合后雷达粒子权重:

为k时刻目标i第j个粒子的多雷达融合权重;

步骤3.4.5、对融合后的粒子群权重进行归一化:步骤3.5、令 采用系统重采样,对跟踪粒子群pi,k={pi,1,k,pi,2,k,…,pi,N,k}进行更新;

步骤3.6、计算目标fi,k的检测概率pb,判断pb是否小于发现目标阈值Myu,若是,则认为该目标为虚假目标,并进入步骤3.10,反之则认为该目标存在,进入步骤3.7,目标存在概率为:pb=M/N 式(10)

其中M为粒子群中存在变量Ei,j=1的粒子数;

步骤3.7、目标进行重跟踪,步骤如下:

步骤3.7.1、令 依据粒子权重 大小对粒子群Pi,k按递减进行排序;

步骤3.7.2、计算粒子群前N/50个粒子的状态信息均值步骤3.7.3、以状态信息均值为中心点,随机创建新的粒子,对跟踪粒子群Pi,k后0.98*N个粒子的状态信息进行替换,且粒子群存在变量Ei,j全置1,j=1,…,N,新建粒子状态信息如下:{xi,j,yi,j}、 分别为Pi,k中第j个粒子位置信息与运动速度,Rx,y为位置半径,Rv为速度半径;

步骤3.7.4、计算跟踪粒子群中每个粒子的多雷达权值,见步骤3.3;

步骤3.7.5、计算计算粒子多雷达融合权值 见步骤3.4;

步骤3.7.6、采用系统重采样,对跟踪粒子群pi,k={pi,1,k,pi,2,k,…,pi,N,k}进行更新,leni=leni+1,获得目标状态估计 即为目标的下一时刻状态;

步骤3.8、若目标i跟踪帧数长度leni=3,计算此次目标估计状态 与此目标第一个航迹点 的差值步骤3.9、若 令pb=0,认为该目标为虚假目标,否则认为该目标存在;

步骤3.10、若i

步骤3.11、从目标跟踪集Taxe中删除虚假目标,并删除对应跟踪粒子群,跟踪目标集为Taxe中的每个目标状态估计 更新为 最终获得k时刻的跟踪目标集Taxe,跟踪目标数目为Tm;

步骤4、对k时刻新目标进行探测,产生探测粒子群 用于探测新目标,探测到的新目标 输入到检测目标集Daxe中获得检测目标集 和检测目标粒子群 其中h为检测目标集中的第h个目标,具体是:步骤4.1、令Dm=0;Dm为检测目标集中的目标个数;

步骤4.2、探测粒子群 中每个粒子进行状态转移,获得每个粒子的状态变量为 和存在变量Eh,j,其中xh,j,yh,j为粒子的x,y方向的位置,为粒子x,y方向的速度;

步骤4.3、计算探测粒子群中各雷达下粒子权重

步骤4.3.1、令j=1,r=1,i=1;

步骤4.3.2、计算第j个粒子与检测目标集Daxe和跟踪目标集Taxe合并集中目标i之间的距离见公式(11);若 则第j个粒子权重 置为1,转入步骤

4.3.6,否则进入步骤4.3.3;

xh,j,yh,j为探测粒子的x,y方向的位置,xi,k,yi,k为检测目标集和跟踪目标集的并集中目标i的x,y方向的位置;

步骤4.3.3、若i

步骤4.3.4、计算第j个粒子基于第r个雷达的距离、多普勒以及方位值:xr,yr分别代表第r个雷达在x,y上的位置, 分别代表第j个粒子基于第r个雷达量测的距离、多普勒以及方位值;

步骤4.3.5、计算第j个粒子基于第r个雷达量测的权重其中 表示第j个粒子对应第r个雷达的权重,(m,n,p,k)为粒子的 值在此雷达量测空间中的单元位置,σn代表标准差,R(m)表示目标处于第r个雷达量测单元对应的距离,D(n)表示目标处于第r个雷达量测单元对应的多普勒,B(p)表示目标处于第r个雷达量测单元对应的方位值,Ar,k表示第r个传感器对应单元复幅度;

步骤4.3.6、若j

步骤4.3.7、若r

步骤4.3.8、对第r个雷达下的粒子群权重进行归一化,见式(7):步骤4.3.9、计算k时刻第j个粒子融合后的权重:步骤4.4、采用系统重采样方法对粒子群进行重采样;

步骤4.5、根据公式(10)计算探测粒子的检测概率pb,判断pb是否小于发现目标阈值Myu,若是,则转到步骤5,否则,认为探测到新目标,计算该目标的状态估计进入步骤4.6;

步骤4.6、判断k时刻的检测目标集Daxe和跟踪目标集Taxe是否为空,若是,则转到步骤

5,否则,继续判断该新目标是否为k时刻的跟踪目标集Taxe中已发现的目标或是检测目标集Daxe中已检测到的目标,具体是:步骤4.6.1、令i=1;

步骤4.6.2、计算新目标与检测目标集和跟踪目标集中的并集中目标i的距离见式(12),判断disi,k是否小于验证目标阈值Mk,若是则认为不是新目标,跳转到步骤4.2,重新生成探测粒子群对新目标进行探测,否则进入步骤4.6.3;

其中{xi,k,yi,k}为检测目标集和跟踪目标集中的并集中目标i的x,y方向的位置,{xD,yD}分别表示新目标的x,y方向的位置;

步骤4.6.3、若i

步骤4.6.4新目标获得检测粒子群 将新目标 输入到检测目标集 中,并设新目标ni=1,Dm=Dm+1,转步骤4.2,循环,直到检测不到新生目标,输出检测目标集;

步骤5、将新目标加入k时刻跟踪目标集Taxe,得到更新后的k时刻跟踪目标集Taxe={f1,k,f2,k,...fTm+Dm},检测粒子群 更新为跟踪粒子群Pi,k。