[發明專利]一種自動目標跟蹤方法及裝置

在審

• 申請號: 202211059934.3
• 申請日: 2022-08-31
• 公開（公告）號: CN115420293A
• 公開（公告）日: 2022-12-02
• 發明（設計）人: 崔亞奇;熊偉;修建娟;于藝偉;夏沭濤;宋杰;王海鵬;顧祥歧;朱洪峰
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍海軍航空大學
• 主分類號: G01C21/20
• 分類號: G01C21/20;G01S13/66;G06K9/62;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 煙臺上禾知識產權代理事務所(普通合伙) 37234
• 代理人: 趙加鑫

1.一種自動目標跟蹤方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：自動目標跟蹤方法由目標錄取方法f_A、跟蹤網絡f_T，網絡輸入生成方法f_I和網絡輸出轉換方法f_O聯合構成，其中目標錄取方法f_A利用多個時刻的量測信息，通過航跡起始，得到跟蹤目標的初始狀態信息，并對需要跟蹤的目標在不同跟蹤通道中分別啟動跟蹤網絡f_T，之后，利用當前時刻量測信息和目標歷史狀態信息，通過網絡輸入生成方法f_I，得到跟蹤網絡f_T輸入，經網絡處理，得到網絡輸出，并經網絡輸出轉換方法f_O正向轉換，得到跟蹤目標的實時狀態信息，進而實現目標的連續跟蹤，不同時刻的量測信息至少包括時間和位置信息，跟蹤目標的狀態信息至少包括時間、位置和速度信息；

步驟2：跟蹤網絡f_T有兩個輸入，一個是波門內平穩量測，由網絡輸入生成方法f_I提供，另一個是目標歷史平穩狀態，由添加時間信息的跟蹤網絡平穩狀態輸出累積得到，跟蹤網絡的輸出為目標平穩狀態，其進一步通過網絡輸出轉換方法f_O正向轉換，可最終得到當前目標狀態，其中平穩是指不包含時間累積量，平穩量測和平穩狀態是指不包含純時間、純位置信息，網絡輸入生成方法f_I根據設置的量測波門，利用上一時刻的跟蹤網絡平穩狀態輸出和目標狀態，計算輸出波門內平穩量測，網絡輸出轉換方法f_O包括正向轉換和逆向轉換，正向轉換根據當前目標平穩狀態和上一時刻目標狀態，計算得到當前目標狀態，逆向轉換根據上一時刻目標狀態和當前目標狀態，計算當前目標平穩狀態；

步驟3：跟蹤網絡f_T由量測特征提取部分、狀態特征提取部分、統一特征生成部分、平穩狀態估計部分構成，其中量測特征提取部分采用多頭自注意力機制、前饋網絡和殘差連接進行設計，輸入為波門內平穩量測，輸出為量測特征，狀態特征提取部分采用前饋網絡和殘差連接進行設計，輸入為目標歷史平穩狀態，輸出為狀態特征，統一特征生成部分采用多頭注意力機制、前饋網絡和殘差連接進行設計，輸入為量測特征和狀態特征，輸出為統一特征，其中量測特征用于生成多頭注意力機制中的K矩陣和V矩陣，狀態特征用于生成第一個多頭注意力機制的Q矩陣，平穩狀態估計采用前饋網絡進行設計，輸入為統一特征，輸出為目標當前平穩狀態；

步驟4：跟蹤網絡f_T的損失函數由平穩狀態估計損失和網絡權重懲罰項構成，其中平穩狀態估計損失采用回歸損失函數表示，由平穩狀態估計與真實平穩狀態計算得到，真實平穩狀態可采用網絡輸出轉換方法逆向轉換得到；

步驟5：采集預警探測設備量測數據和其中所包含目標的狀態真值，構建跟蹤網絡訓練數據集，每個樣本包括波門內平穩量測輸入、目標歷史平穩狀態輸入和目標平穩狀態輸出三個部分，與跟蹤網絡f_T的兩個輸入和一個輸出分別相對應，其中波門內平穩量測輸入是基于預警探測設備某一時刻k采集的量測數據和其中某一目標相應時刻的狀態真值，通過調用網絡輸入生成方法f_I計算得到，目標歷史平穩狀態輸入是基于對應目標k之前多個時刻的狀態真值，通過網絡輸出轉換方法f_O逆向轉換得到，目標平穩狀態輸出是基于對應目標k時刻狀態真值，通過網絡輸出轉換方法逆向轉換得到，進一步采用神經網絡優化方法，基于跟蹤網絡訓練數據集，對跟蹤網絡f_T進行訓練、優化和調試，直至跟蹤網絡性能滿足要求，最終輸出訓練好的跟蹤網絡f_T；

步驟6：在預警探測設備中部署自動目標跟蹤方法，接收實時探測生成的量測數據，采用目標錄取方法f_A進行航跡起始，得到目標初始狀態信息，對于每一個起始目標，在跟蹤通道數量限制下，啟動訓練好的跟蹤網絡f_T，進行實時跟蹤，直到取消跟蹤或目標丟失。