[發(fā)明專利]一種自適應(yīng)新生目標(biāo)起始的多目標(biāo)跟蹤方法及處理裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910663755.2
• 申請(qǐng)日: 2019-07-19
• 公開（公告）號(hào): CN112241006A
• 公開（公告）日: 2021-01-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 董鵬;敬忠良;陳務(wù)軍;頓向明;潘漢;黃健哲;陳家耕;高穎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 蘇州翼搏特智能科技有限公司
• 主分類號(hào): G01S13/72
• 分類號(hào): G01S13/72;G01S17/66
• 代理公司: 上海東信專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 31228
• 代理人: 楊丹莉;李丹

本發(fā)明提供一種自適應(yīng)新生目標(biāo)起始的多目標(biāo)跟蹤方法及處理裝置，首先給定當(dāng)前時(shí)刻之前的多目標(biāo)參數(shù)；在當(dāng)前時(shí)刻對(duì)存活目標(biāo)的高斯元和強(qiáng)度進(jìn)行一步預(yù)測(cè)，得到預(yù)測(cè)后的存活目標(biāo)的高斯元集合和強(qiáng)度；若存在新的傳感器觀測(cè)值，對(duì)存活目標(biāo)的高斯元和強(qiáng)度進(jìn)行更新；對(duì)更新后的高斯元進(jìn)行修剪與合并，消除多余的高斯元；對(duì)修剪與合并后的高斯元進(jìn)行多目標(biāo)狀態(tài)提取，得到多目標(biāo)狀態(tài)的估計(jì)集合和對(duì)應(yīng)的量測(cè)集合，同時(shí)得到?jīng)]有與目標(biāo)進(jìn)行關(guān)聯(lián)的量測(cè)集合；根據(jù)沒有與目標(biāo)進(jìn)行關(guān)聯(lián)的量測(cè)集合得到新生目標(biāo)的預(yù)測(cè)強(qiáng)度；對(duì)上一步驟的新生目標(biāo)的預(yù)測(cè)強(qiáng)度進(jìn)行更新。相比于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明用于產(chǎn)生新生目標(biāo)的量測(cè)數(shù)量大為減少，可降低計(jì)算量，提高穩(wěn)態(tài)估計(jì)精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及目標(biāo)跟蹤技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種自適應(yīng)新生目 標(biāo)起始的多目標(biāo)跟蹤方法。

背景技術(shù)

在現(xiàn)有技術(shù)中，傳統(tǒng)的多目標(biāo)跟蹤解決方案往往根據(jù)傳感器 探測(cè)到的、由多個(gè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)和環(huán)境噪聲產(chǎn)生的量測(cè)序列，來估計(jì) 多個(gè)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和數(shù)目。然而，在實(shí)際的多目標(biāo)跟蹤問題中， 傳感器的量測(cè)具有隨機(jī)誤差，且存在雜波干擾。另外，目標(biāo)在觀 測(cè)區(qū)域隨機(jī)的出現(xiàn)和消失，目標(biāo)的數(shù)目往往是未知的。其次，在 跟蹤過程中存在檢測(cè)不確定和關(guān)聯(lián)不確定，以上這些因素都使得 多目標(biāo)跟蹤具有一定的挑戰(zhàn)性。

基于隨機(jī)有限集(RFS)的多目標(biāo)跟蹤方法避免了顯式的數(shù)據(jù) 關(guān)聯(lián)，可以在目標(biāo)時(shí)變并且未知時(shí)應(yīng)用，近年來得到了廣泛關(guān)注。 Mahler提出的概率假設(shè)密度(probabilityhypothesis density，PHD) 濾波器使基于RFS的多目標(biāo)跟蹤方法得以實(shí)用。當(dāng)前，實(shí)現(xiàn)PHD濾波器的主要方法有序貫Monte Carlo(SMC-PHD)方法和高斯混 合(Gaussian mixtureprobability hypothesis density，GM-PHD)方 法。相比SMC-PHD方法，GM-PHD濾波器峰值提取方法簡(jiǎn)單， 且可以通過高斯元的合并和剪枝有效地控制計(jì)算量。

標(biāo)準(zhǔn)的PHD遞推過程假設(shè)目標(biāo)新生強(qiáng)度是先驗(yàn)已知的。但是 當(dāng)新的目標(biāo)出現(xiàn)在新生強(qiáng)度沒有覆蓋到的地方時(shí)，PHD濾波器就 無法檢測(cè)到。在整個(gè)狀態(tài)空間產(chǎn)生新的目標(biāo)是一種常用的解決方 法，然而覆蓋整個(gè)狀態(tài)空間需要較大的計(jì)算量，因此出現(xiàn)了基于 量測(cè)驅(qū)動(dòng)的新生目標(biāo)產(chǎn)生方法來克服這個(gè)問題。該方法可以在沒 有任何先驗(yàn)信息的情況下自適應(yīng)的利用量測(cè)產(chǎn)生新生目標(biāo)強(qiáng)度。 但是直接將基于量測(cè)驅(qū)動(dòng)的新生目標(biāo)強(qiáng)度產(chǎn)生方法應(yīng)用于PHD會(huì) 產(chǎn)生有偏的目標(biāo)數(shù)目估計(jì)，并提出了一種自適應(yīng)新生目標(biāo)起始的 PHD濾波器來解決這個(gè)問題。該方法可以區(qū)分已存在目標(biāo)和新生 目標(biāo)，并在預(yù)測(cè)和更新步進(jìn)行分別遞推。經(jīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)檢索 后發(fā)現(xiàn)，歐陽成等人(歐陽成，華云，高尚偉.改進(jìn)的自適應(yīng)新生目標(biāo)強(qiáng)度PHD濾波[J].系統(tǒng)工程與電子技術(shù)，2013， 35(12)：2452-2458.)提出了一種改進(jìn)的自適應(yīng)新生目標(biāo)起始的PHD 濾波器，但是這個(gè)方法沒有利用所有目標(biāo)產(chǎn)生量測(cè)，當(dāng)目標(biāo)數(shù)目 很大的時(shí)候，大量的運(yùn)算時(shí)間花費(fèi)在處理產(chǎn)生自雜波的存活目標(biāo) 量測(cè)。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的自適應(yīng)新生目標(biāo)起始的多目標(biāo)跟蹤方法存在 的上述缺陷，本發(fā)明提供了一種基于高斯混合概率假設(shè)密度濾波 器的自適應(yīng)新生目標(biāo)起始的多目標(biāo)跟蹤方法及處理裝置。該方法 可用于雷達(dá)、紅外、可見光目標(biāo)跟蹤、多旋翼無人機(jī)的檢測(cè)跟蹤 和移動(dòng)機(jī)器人跟蹤、定位等領(lǐng)域。

依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種自適應(yīng)新生目標(biāo)起始的 多目標(biāo)跟蹤方法，包括以下步驟：

步驟S1：給定當(dāng)前時(shí)刻之前的多目標(biāo)參數(shù)，所述多目標(biāo)參數(shù) 包括存活目標(biāo)的高斯元和強(qiáng)度、新生目標(biāo)的高斯元和強(qiáng)度、沒有 與目標(biāo)進(jìn)行關(guān)聯(lián)的量測(cè)集合以及對(duì)應(yīng)的量測(cè)數(shù)目集合；

步驟S2：在當(dāng)前時(shí)刻對(duì)所述存活目標(biāo)的高斯元和強(qiáng)度進(jìn)行一 步預(yù)測(cè)，得到預(yù)測(cè)后的存活目標(biāo)的高斯元集合和強(qiáng)度；

步驟S3：若當(dāng)前時(shí)刻存在新的傳感器觀測(cè)值，對(duì)步驟S2中的 存活目標(biāo)的高斯元和強(qiáng)度進(jìn)行更新，得到預(yù)測(cè)后的存活目標(biāo)的高 斯元集合和強(qiáng)度，并將量測(cè)及其對(duì)應(yīng)的高斯元分配對(duì)應(yīng)的標(biāo)簽；