[發明專利]目標-回波-道路網三元數據關聯的道路目標多假設跟蹤算法

無效

• 申請號: 201310167248.2
• 申請日: 2013-05-08
• 公開（公告）號: CN103247057A
• 公開（公告）日: 2013-08-14
• 發明（設計）人: 梁彥;王莉;馮肖雪;楊峰;蘭華;焦連猛;潘泉
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G06T7/20
• 分類號: G06T7/20
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

技術領域

本發明涉及一種目標-回波-道路網三元數據關聯的道路目標多假設跟蹤算法，近年來，地面目標跟蹤已逐漸成為軍事領域的研究熱點，一方面，由于地勢、道路和交通堵塞的限制，地面目標可能經常起始、加速、減速、暫停或轉向，即被估計狀態可能顯著改變。另一方面，當傳感器未能獲得完備量測時，會造成目標定位的模糊性。因此，需要能夠綜合更多先驗信息的數據融合算法來提供更高精度的目標狀態估計。本發明涉及一種目標-回波-道路網三元數據關聯的道路目標多假設跟蹤算法，屬于地面目標跟蹤領域。

背景技術

由于地面目標的運動特性和環境復雜,雜波強、虛警率高等,這些因素使得數據關聯任務的難度大大增加,多假設跟蹤(MHT)被認為是處理復雜環境下多目標數據關聯的有效方法。但常見的MHT算法由于假設分支數多而使得算法計算量較大。

考慮到道路網是一種有發展前景的先驗信息，盡管道路網會引起地面目標的強機動性，但也提供了目標狀態的附加信息。現在已經有將道路信息綜合到MHT框架下的一些研究成果。Jost?Koller和Martin?Ulmke所著文獻（Data?Fusion?For?Ground?Moving?Target?Tracking.Aerospace?Science?and?Technology.）將數字道路信息作為偽量測綜合到MHT框架下，此方法是通過將道路劃分為多個道路段，使得目標出現在多種可能的道路假設分支上，每一時刻都將生成更多的假設分支，大大增加了MHT算法的計算復雜性。另外，此算法沒有利用道路約束信息對目標狀態進行修正，未能使估計精度得到改善。

綜上所述，通過引入道路信息，已有算法未能改善道路目標跟蹤精度，且每一時刻展開道路假設使得算法計算量明顯上升。本發明利用道路信息對目標狀態進行修正，來改善跟蹤性能；對道路網中的目標展開多種道路假設，與普通多假設每拍保留多個分支的情況不同，同源目標競爭的關系使得道路假設最終只保留一個假設分支；由于狀態投影使得目標相似度提高，本發明通過合并相似假設來降低算法計算量。

發明目的

本發明的目的針對道路目標跟蹤中存在的目標歸屬不確定性問題，采用一種目標-回波-道路網三元數據關聯的道路目標多假設跟蹤（TER-MHT）方法，首先利用道路信息對目標狀態進行投影修正，包括對道路變更引起的速度突變的修正，來改善跟蹤性能；然后對道路網中的目標展開多種可能道路約束下的航跡假設；最后，根據狀態投影使得目標相似度提高，可通過合并相似假設來降低算法計算量并提取目標航跡，從而實現目標-回波-道路網的三元數據關聯下的道路目標跟蹤，改善目標跟蹤精度，為道路目標跟蹤應用提供參考價值。

發明內容

為了實現上述發明目的，本發明以道路目標跟蹤為應用背景，提出了一種目標-回波-道路網三元數據關聯的道路目標多假設跟蹤（TER-MHT）方案。本發明方案的優點：可以實現目標-回波-道路網的三元數據關聯下的道路目標跟蹤，改善目標跟蹤精度，獲得雜波環境下道路目標跟蹤性能的有效提升，對于道路目標跟蹤工程實際應用具有非常重要的意義。

本發明中目標-回波-道路網三元數據關聯的道路目標MHT方法包括以下步驟：第一步，在雜波環境下生成假設分支之后，綜合道路網信息建立目標與道路的關聯假設，即道路假設。

所述的建立目標與道路的關聯假設包括以下步驟：

A1、以航跡預測位置為中心，給定橢圓關聯區域，并通過χ²分布檢驗設計合理閾值；

B1、定義候選道路集合，利用道路約束和關聯區域確定落入關聯區內的候選道路由此展開道路假設。

第二步，利用道路信息對目標狀態進行修正。

所述的利用道路信息對目標狀態進行修正包括以下步驟：

A2、建立求解道路約束下目標狀態估計問題的數學模型，并得到最優解表達式；

B2、將每一時刻的目標狀態代入上述獲得的最優解表達式中求得投影后的目標修正狀態；

C2、利用推導出的適應于道路突變的目標預測速度及狀態預測協方差修正準則對目標速度及狀態方差進行修正，若道路不發生變更，則此修正準則對目標狀態無影響。

第三步，對道路假設進行有效的假設管理。

所述的對道路假設進行有效的假設管理包括以下步驟：

A3、當獲得每一時刻的道路假設權重后，利用同源目標的競爭來刪除假設分支；

B3、目標狀態的投影修正使得每一時刻的航跡假設相似度顯著提高，因此通過χ²檢驗來檢測假設的相似性；