[發明專利]一種靜止傳感器平臺的多目標聯合分配與跟蹤方法

有效

• 申請號: 201210581781.9
• 申請日: 2012-12-27
• 公開（公告）號: CN103017771A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 劉偉峰;文成林;駱光州;許大星
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G01C21/20
• 分類號: G01C21/20
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 杜軍

1.一種靜止傳感器平臺的多目標聯合分配與跟蹤方法，其特征在于該方法包括以下步驟：

步驟1.?系統建模；

步驟1.1給出線性多傳感器多目標系統，如下：

其中，是目標狀態向量，，分別為時刻目標在直角坐標平面上的軸和軸上的坐標，分別為時刻目標在直角坐標平面上的軸和軸方向上的速度，是目標狀態轉移矩陣，是噪聲矩陣，是系統量測，是觀測矩陣；分別為過程噪聲和量測噪聲，服從標準的高斯分布；是選擇傳感器編號的參數，取值范圍為，表示總的傳感器個數；表示傳感器的運動狀態，，分別為時刻傳感器在直角坐標平面上的軸和軸上的坐標，分別為時刻傳感器在直角坐標平面上的?/*?MERGEFORMAT?軸和?/*?MERGEFORMAT?軸方向上的速度；

步驟1.2確定給定傳感器的線性誤差模型為：

/*?MERGEFORMAT?

其中，?/*?MERGEFORMAT?表示目標?/*?MERGEFORMAT?與傳感器?/*?MERGEFORMAT?之間的距離，?/*?MERGEFORMAT?是一個距離常數，?/*?MERGEFORMAT?是一個常協方差陣，?/*?MERGEFORMAT?采用目標的預測狀態和傳感器狀態之間的距離，即

/*?MERGEFORMAT?

其中，是第個目標的預測狀態和是第傳感器狀態；

步驟1.3引入一個傳感器功耗?/*?MERGEFORMAT?性能指標來綜合描述精度和使用費用，如下所示：

/*?MERGEFORMAT?

其中，?/*?MERGEFORMAT?為傳感器?/*?MERGEFORMAT?觀測目標?/*?MERGEFORMAT?的使用功耗，包括兩部分：估計誤差協方差矩陣跡?/*?MERGEFORMAT?和傳感器?/*?MERGEFORMAT?的使用費用?/*?MERGEFORMAT?；?/*?MERGEFORMAT?為折算系數，?/*?MERGEFORMAT?為重要性系數；

步驟2.?功耗及其參數計算；

步驟2.1?估計精度計算；

針對使用功耗中的第一項?/*?MERGEFORMAT?，給定如下：

/*?MERGEFORMAT?

其中，?/*?MERGEFORMAT?為矩陣的跡，?/*?MERGEFORMAT?為采用第?/*?MERGEFORMAT?個傳感器觀測第?/*?MERGEFORMAT?個目標時的誤差協方差陣，求法如下：

/*?MERGEFORMAT?

/*?MERGEFORMAT?

/*?MERGEFORMAT?

/*?MERGEFORMAT?

/*?MERGEFORMAT?

其中，?/*?MERGEFORMAT?是?/*?MERGEFORMAT?時刻選擇傳感器?/*?MERGEFORMAT?后的誤差協方差陣，?/*?MERGEFORMAT?是?/*?MERGEFORMAT?時刻傳感器?/*?MERGEFORMAT?被選擇后的一步預測誤差協方差陣，?/*?MERGEFORMAT?為?/*?MERGEFORMAT?時刻第?/*?MERGEFORMAT?個傳感器觀測第?/*?MERGEFORMAT?個目標時的濾波增益矩陣，?/*?MERGEFORMAT?是對應的單位矩陣，?/*?MERGEFORMAT?為?/*?MERGEFORMAT?時刻第?/*?MERGEFORMAT?個傳感器觀測第?/*?MERGEFORMAT?個目標時的測量殘余協方差陣，?/*?MERGEFORMAT?為?/*?MERGEFORMAT?時刻的過程噪聲協方差陣；

步驟2.2?功耗系數和傳感器費用選擇；

取?/*?MERGEFORMAT?，折算系數?/*?MERGEFORMAT?取值如下：

/*?MERGEFORMAT?，?/*?MERGEFORMAT?

其中，?/*?MERGEFORMAT?表示標準差計算；

步驟3.?問題優化；

步驟3.1?在獲得性能指標之后，接下來就是考慮哪些傳感器觀測目標，并進一步獲取目標量測；為此，給出如下傳感器選擇優化問題

/*?MERGEFORMAT?

其中?/*?MERGEFORMAT?表示多傳感器多目標系統總的目標費用，?/*?MERGEFORMAT?表示選擇變量，表示選擇傳感器?/*?MERGEFORMAT?觀測目標,采用匈牙利方法可以解決該分配問題；

步驟4.?量測關聯過程；

依據如上優化問題獲取目標量測之后，接下來需要考慮量測關聯問題，采用多傳感器-多假設跟蹤方法關聯目標，這里主要計算多傳感器-假設概率；

步驟4.1?多傳感器-多目標系統；

在多傳感器條件下，引入多傳感器量測分配集：

/*?MERGEFORMAT?

該分配集描述了各個量測來自于那個傳感器或者雜波，集合元素變量取值范圍為，各個變量定義如下：

/*?MERGEFORMAT?

其中；

多傳感器MHT假設概率公式為：

/*?MERGEFORMAT?

其中，其中是第條假設，是累計量測，每個時刻量測包含目標量測和雜波量測，是第步的第條假設；假設新出現的目標量測和雜波量測分別服從強度為和的泊松分布，假設概率與量測分配集沒有關系，是由于假設集和傳感器選擇之間是獨立的；

步驟4.2?多傳感器多假設概率計算；

根據多傳感器目標量測和雜波量測的泊松分布假設，多傳感器MHT概率公式如下：

/*?MERGEFORMAT?

其中，其中分別是新目標（航跡），雜波量測個數；表示事件量測來自于目標，表示檢測到目標航跡，表示目標航跡被刪除，?分別是目標的檢測概率和終止概率；表示第個目標的目標傳感器量測的目標強度，表示第個量測對應的傳感器量測的雜波強度，同MHT方法類似，選擇多傳感器假設概率最大的量測假設估計各個目標的狀態。