[發明專利]基于LMB的粒子濾波檢測前跟蹤方法及系統

有效

• 申請號: 201911109127.6
• 申請日: 2019-11-13
• 公開（公告）號: CN110865343B
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 黃勇;裴家正;劉寧波;陳寶欣;洪永彬;魯振興;姜星宇
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍海軍航空大學;中國電子科技集團公司第五十四研究所
• 主分類號: G01S7/36
• 分類號: G01S7/36;G01S7/41;G01S7/02;H03H17/02
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 張秀程

本發明提供一種未知量測噪聲下基于LMB的粒子濾波檢測前跟蹤方法及系統，本發明利用代價參考粒子濾波替代粒子濾波，雷達實時測量值獲取，粒子代價預測，粒子狀態更新，目標狀態估計。本發明通過傳遞粒子關于量測的代價參數，帶入粒子權重進行更新迭代，一定程度上解決了基于隨機有限集統計理論的檢測前跟蹤依賴大量先驗的缺陷；對量測噪聲統計特性先驗知識的依賴更低，算法的穩定性和準確性更高。

技術領域

本發明屬于雷達數據處理技術領域，尤其涉及一種基于LMB的粒子濾波檢測前跟蹤方法及系統。

背景技術

常規的基于隨機有限集(其中包括概率假設密度，勢概率假設密度和多伯努利濾波)的檢測前跟蹤(Track Before Detect)算法通常只完成各幀的目標檢測，而沒有實現幀間點跡的關聯處理。B.-N.Vo學者提出廣義標簽多伯努利濾波(Generalized labeledmulti-Bernoulli filter)，將隨機有限集與多假設跟蹤(Multiple hypothesis track)相結合，利用量測與濾波值的對應關系制定標簽，在濾波中通過標簽將濾波值和航跡關聯起來，完成了幀間的點跡關聯處理并給出了高斯混合和粒子濾波的實現方式。但是處理量測與濾波值之間的對應關系使得廣義標簽多伯努利濾波運算量巨大。

然而在基于隨機有限集理論的雷達目標檢測檢測前跟蹤中，有一個缺陷十分明顯：算法依賴于量測噪聲的統計特性得到濾波更新過程的似然函數，如果缺少該項先驗知識，似然函數存在誤差，會影響多目標數目檢測和狀態估計的準確度。這個缺陷在同時完成航跡關聯的廣義標簽多伯努利濾波族中尤為顯著。

發明內容

為克服上述現有問題或者至少部分地解決上述問題，本發明實施例提供一種未知量測噪聲下基于LMB的粒子濾波檢測前跟蹤方法及系統。

根據本發明實施例的第一方面，提供一種未知量測噪聲下基于LMB的粒子濾波檢測前跟蹤方法，包括：

獲取基于雷達測量的多目標實時測量值；

建立基于標簽多伯努利濾波的粒子運動狀態方程；

基于所述粒子運動狀態方程進行代價粒子的初始化以及建立粒子的代價預測方程；

基于所述粒子的代價預測方程及多目標實時測量值，計算每一個目標的每一個粒子的代價更新值；

根據每一個目標的每一個粒子的代價更新值，對粒子進行重采樣，并得到重采樣后的粒子狀態；

根據每一個時刻的所有粒子的狀態，計算得到當前時刻的每一個目標的狀態估計值。

在上述技術方案的基礎上，本發明還可以作出如下改進。

進一步的，所述獲取基于雷達測量的多目標實時測量值包括：

時刻k目標t的狀態會引起觀測區域多個分辨單元幅度的起伏變化，假定其中目標t造成C(t)個分辨單元的幅度起伏；

位于笛卡爾坐標系下的雷達測量矢量Z_k＝[z₁,…,z_m]由功率信號返回，其中，m＝C(t)，量測值z_i采用如下公式表示：

指的是C(t)個分辨單元中第i個分辨單元的復信號：

式中，v_i為量測噪聲，A_t是目標t的復回波幅度，是目標t狀態為x在第i個分辨單元的點擴散函數，采用如下公式表示：