[發明專利]基于單脈沖雷達信號采集方位距離像的多目標跟蹤算法

有效

• 申請號: 202110248793.9
• 申請日: 2021-03-05
• 公開（公告）號: CN113030943B
• 公開（公告）日: 2023-08-18
• 發明（設計）人: 石文君;姜坤;劉萬鎖;張德軍;寧順杰;劉志陽
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍空軍工程大學航空機務士官學校
• 主分類號: G01S13/72
• 分類號: G01S13/72;G01S13/89;G01S7/41;G06T7/246;G06N3/0464;G06N3/08
• 代理公司: 鄭州銀河專利代理有限公司 41158
• 代理人: 裴景陽

本發明提供一種基于單脈沖雷達信號采集方位距離像的多目標跟蹤算法，包括如下步驟：步驟一：對第一幀方位距離像進行圖像顯著性檢測，確定多目標區域，并把這些目標區域存入歷史檢測、跟蹤集合，作為后續檢測結果匹配對象；步驟二：對接下來幀圖像同樣進行顯著性檢測，并對前一幀檢測、跟蹤目標使用單目標跟蹤ECO算法得到當前幀跟蹤結果，用本發明專利方法進行跟蹤目標和檢測目標之間的關聯；步驟三：循環步驟二，直到數據采集終止，即沒有新采集生成圖像為止。本發明直接從單脈沖雷達中頻信號采樣，用數字信號處理方法生成掃描區域態勢方位距離二維像，借用圖像領域經典跟蹤算法，以實現對基于單脈沖雷達中頻采樣數據中多目標的連續跟蹤。

技術領域

本發明涉及雷達目標跟蹤與成像技術領域，具體涉及一種基于單脈沖雷達信號采集方位距離像的多目標跟蹤算法。

背景技術

單脈沖雷達具有跟蹤精度高、獲取數據率大、抗干擾性能好等優點。其工作原理是利用距離分辨率確認目標，然后采用單脈沖測角技術測量目標偏離角，從而實現目標定位。能夠有效地對單目標進行檢測，但當同一距離單元內有多個目標回波時，由于其只產生和差信號的單一指示角，與任一不可分辨的目標角度不對應，且該指示角會隨目標相對幅度、相位的變化而變化。因此，傳統單脈沖雷達很難區域內多個目標進行區分和實現連續穩健的跟蹤。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種基于單脈沖雷達信號采集方位距離像的多目標跟蹤算法，利用多個目標回波信息及單脈沖雷達距離高分辨的優勢，直接從單脈沖雷達中頻信號采樣，用數字信號處理方法生成掃描區域態勢方位距離二維像，借用圖像領域經典跟蹤算法，以實現對基于單脈沖雷達中頻采樣數據中多目標的連續跟蹤。

為解決上述技術問題，本發明提供一種基于單脈沖雷達信號采集方位距離像的多目標跟蹤算法，包括如下步驟：

步驟一：對第一幀方位距離像進行圖像顯著性檢測，確定多目標區域，并把這些目標區域存入歷史檢測、跟蹤集合，作為后續檢測結果匹配對象；

步驟二：對接下來幀圖像同樣進行顯著性檢測，并對前一幀檢測、跟蹤目標使用單目標跟蹤ECO算法得到當前幀跟蹤結果，然后進行跟蹤目標和檢測目標之間的關聯；

步驟三：循環步驟二，直到數據采集終止，即沒有新采集生成圖像為止。

進一步的，ECO跟蹤器將離散通道特征插入到連續域中，目的是為了從M個訓練樣本中學習到連續T周期的多通道卷積濾波器f，通過最小化下面的目標函數：

其中，α_j表示樣本x_j的權重；卷積算子S_f將樣本x_j映射到得分函數S_f上，用來預測目標在位置t的置信度分數；函數y_j用于計算S_f中傳入x_j的期望，正則項則使用權重函數ω來抑制邊界效應；

變換到頻域，然后對濾波器f求導，可以得到：

其中，A是塊對角矩陣，也就是訓練樣本組成的矩陣，每個對角塊代表一個樣本；Γ：包含每個訓練樣本權重α_j的矩陣，通過共軛梯度迭代計算出使損失函數最小的

進一步的，融合單目標跟蹤與數據關聯的在線多目標跟蹤是通過深度卷積網絡匹配當前幀檢測結果和歷史檢測、跟蹤圖像目標集合，實現數據關聯。