[發(fā)明專利]多假設(shè)目標(biāo)跟蹤系統(tǒng)中的兩層航跡檔案管理方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610046209.0
• 申請(qǐng)日: 2016-01-22
• 公開（公告）號(hào): CN105717506B
• 公開（公告）日: 2018-10-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭劍輝;張敏怡;陳韻竹
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): G01S13/72
• 分類號(hào): G01S13/72;G01S13/91;G01S13/93
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 王培松

本發(fā)明提出了一種多假設(shè)目標(biāo)跟蹤系統(tǒng)中的多層航跡檔案管理方法。在多假設(shè)目標(biāo)跟蹤系統(tǒng)中，建立一包含通用航跡檔案和內(nèi)部航跡檔案的多層航跡檔案；對(duì)應(yīng)MHT假設(shè)生成、剪枝過(guò)程，對(duì)內(nèi)部航跡檔案進(jìn)行實(shí)時(shí)更新；設(shè)置通用航跡檔案和內(nèi)部航跡檔案的對(duì)應(yīng)邏輯，通用航跡檔案信息基于內(nèi)部航跡檔案信息進(jìn)行更新；根據(jù)通用航跡檔案中的目標(biāo)信息，對(duì)目標(biāo)航跡進(jìn)行實(shí)時(shí)輸出顯示，完成目標(biāo)跟蹤管理和目標(biāo)信息上報(bào)。利用本發(fā)明提出的方法，可解決多假設(shè)跟蹤延時(shí)決策帶來(lái)的結(jié)果顯示滯后及復(fù)雜的航跡假設(shè)分支管理問(wèn)題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于目標(biāo)跟蹤航跡管理方法技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種多假設(shè)跟蹤系統(tǒng)中的多層航跡檔案管理方法。本發(fā)明針對(duì)多假設(shè)跟蹤系統(tǒng)中的的航跡管理方法及效率問(wèn)題，對(duì)應(yīng)多假設(shè)跟蹤過(guò)程中的航跡起始、維持、終結(jié)和輸出需求，對(duì)檔案結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)航跡檔案的高效管理和實(shí)時(shí)使用。

背景技術(shù)

在現(xiàn)代戰(zhàn)場(chǎng)上，彈道導(dǎo)彈突防時(shí)，會(huì)采取多種反制措施，包括釋放誘餌、箔條干擾、干擾機(jī)干擾以及風(fēng)力過(guò)程中產(chǎn)生位置靠近、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相似的碎片。用于作戰(zhàn)、空運(yùn)、校閱和飛行表演等的編隊(duì)飛行飛機(jī)在空中相互保持一定的間隔、距離和高度差協(xié)同飛行。這些目標(biāo)成員之間相對(duì)位置靠近，運(yùn)動(dòng)軌跡類似，形成了密集回波環(huán)境。

除了軍事領(lǐng)域，在民用領(lǐng)域也有許多環(huán)境會(huì)出現(xiàn)密集回波現(xiàn)象，例如航空管制雷達(dá)和社會(huì)公共安全方面的車輛、人群的視頻監(jiān)控。航空管制雷達(dá)用于幫助管制中心掌握飛機(jī)的飛行軌跡和飛行意圖，以提高空中交通安全的保障能力。當(dāng)雷達(dá)覆蓋范圍出現(xiàn)大量互相靠近的目標(biāo)時(shí)，雷達(dá)則會(huì)接收到高密度的回波信號(hào)，構(gòu)成密集回波環(huán)境。另外，當(dāng)視頻監(jiān)控設(shè)備所采集的數(shù)據(jù)為大流量車輛或人群的視頻時(shí)，特別是早晚高峰時(shí)期的路面交通視頻，則同樣會(huì)形成密集回波環(huán)境。

密集回波，是指由于相互靠近或雜波干擾造成高回波密度的情況。在回波如此密集分布的情形下，目標(biāo)間的相互干擾，會(huì)造成點(diǎn)跡錯(cuò)誤關(guān)聯(lián)和目標(biāo)點(diǎn)跡斷續(xù)，無(wú)法保證目標(biāo)的跟蹤精度。此時(shí)，單幀數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)方法面臨著兩大難題：第一，目標(biāo)相互靠近，常規(guī)波門技術(shù)很難將可能來(lái)自目標(biāo)的波束從所有回波中區(qū)分出來(lái)；第二，“一個(gè)目標(biāo)只關(guān)聯(lián)一個(gè)測(cè)量，一個(gè)測(cè)量只來(lái)源于一個(gè)目標(biāo)”的假設(shè)不再成立。因此，在密集回波情情況下，常規(guī)的跟蹤方法難以取得理想的跟蹤效果。鑒于密集回波特性較傳統(tǒng)多目標(biāo)更為復(fù)雜，近年來(lái)多采用多假設(shè)跟蹤方法進(jìn)行處理。

多假設(shè)跟蹤(MHT)是利用多幀量測(cè)信息延遲決策機(jī)制，進(jìn)行量測(cè)關(guān)聯(lián)并形成最終確認(rèn)航跡。MHT跟蹤過(guò)程中的航跡信息主要以航跡Track、聚類cluster、航跡樹Track Tree三種形式進(jìn)行分類管理。三類航跡定義如下，其關(guān)系如圖1所示：

(1)Track：表示MHT算法對(duì)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)生成的跟蹤軌跡，每條軌跡對(duì)應(yīng)觀測(cè)與目標(biāo)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的一種假設(shè)可能。

(2)Cluster：表示所有共享觀測(cè)的航跡假設(shè)的集合，引入Cluster是為了將大問(wèn)題分解為多個(gè)小問(wèn)題，以利于節(jié)省計(jì)算量。

(3)Family：表示一個(gè)目標(biāo)不斷分支出很多航跡假設(shè)的樹形結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)幾乎被所有的MHT算法所采用。每個(gè)Family至多表示一個(gè)目標(biāo)的跟蹤情況，其中每一條分支表示目標(biāo)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的一種可能，即Track。同一Family中的所有Track是互不相容的，只能選擇一個(gè)Track作為目標(biāo)的航跡。同時(shí)，一個(gè)Family中所有的Track只能在一個(gè)Cluster內(nèi)。

MHT算法假設(shè)生成和判斷過(guò)程較為復(fù)雜，每一次航跡更新都涵蓋了多幀量測(cè)的假設(shè)關(guān)聯(lián)過(guò)程。另外，MHT算法中的假設(shè)航跡的生成、合并與刪除僅用于形成最終有效關(guān)聯(lián)前的假設(shè)階段，無(wú)需對(duì)用戶輸出。因此，僅采用單層通用航跡檔案進(jìn)行管理的傳統(tǒng)方法會(huì)引起航跡檔案的頻繁更新與航跡輸出不穩(wěn)定的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提出一種多假設(shè)目標(biāo)跟蹤系統(tǒng)的2層航跡檔案管理方法。本發(fā)明建立一種2層航跡檔案結(jié)構(gòu)，針對(duì)雷達(dá)多目標(biāo)跟蹤關(guān)聯(lián)中的航跡起始、維持、終結(jié)和輸出環(huán)節(jié)，對(duì)航跡信息進(jìn)行獨(dú)立管理。

為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。