【技术实现步骤摘要】
基于随机有限集的圆周SAR多目标跟踪方法
本专利技术涉及微波遥感技术与雷达数据处理领域，尤其涉及多目标跟踪算法领域。
技术介绍
圆周SAR(CSAR)作为一种对地高分辨率成像方法，兼具长时间观测以及获得目标360°全向信息的优势，由于飞行平台做圆轨迹运动，在动目标处理方面，利用其长时间观测的特性，可以获得动目标在不同角度下的径向分量。在图像序列中，静止目标位置保持不变，运动目标因自身的运动其位置不断发生变化，由于径向速度引起方位向位置偏移，运动目标的成像位置并非真实位置。主要针对圆周SAR图像序列检测后的运动目标，对其进行跟踪处理，消除没有运动特征的静止杂波，提高检测性能，并获取目标的位置及运动参数。在SAR成像场景中运动目标通常为多目标，常规杂波抑制和恒虚警检测后剩余大量杂波，尤其在城市区域杂波背景较强。针对高杂波背景下多目标跟踪问题，直接采用传统的目标关联算法需要花费大量计算以解决数据关联问题，且高虚警率导致虚假航迹数量增加以及航迹跟踪错误，因此基于关联的多目标跟踪方法在计算效率和跟踪性能上都无法满足实际需求，不适用SAR图像目标检测后数据的运动目标跟踪。根据...
【技术保护点】
1.基于随机有限集的圆周SAR多目标跟踪方法，其特征在于：所述方法具体过程为：步骤一：基于DPCA‑CFAR方法对运动目标进行初步检测，得到运动目标的量测值；步骤二：根据步骤一得到的运动目标量测值，建立运动目标的状态向量和量测向量，根据运动目标的状态向量和量测向量，建立多运动目标的状态向量集合和量测向量集合；步骤三：对步骤二得到的量测向量进行修正，得到补偿后量测向量；步骤四：根据补偿后量测向量，建立目标状态模型和量测模型；步骤五：根据步骤四给出的目标状态模型和量测模型进行基于GMPHD滤波器的目标跟踪；基于GMPHD滤波器的目标跟踪包括PHD预测，PHD更新，高斯分量的修剪...
【技术特征摘要】
1.基于随机有限集的圆周SAR多目标跟踪方法，其特征在于：所述方法具体过程为：步骤一：基于DPCA-CFAR方法对运动目标进行初步检测，得到运动目标的量测值；步骤二：根据步骤一得到的运动目标量测值，建立运动目标的状态向量和量测向量，根据运动目标的状态向量和量测向量，建立多运动目标的状态向量集合和量测向量集合；步骤三：对步骤二得到的量测向量进行修正，得到补偿后量测向量；步骤四：根据补偿后量测向量，建立目标状态模型和量测模型；步骤五：根据步骤四给出的目标状态模型和量测模型进行基于GMPHD滤波器的目标跟踪；基于GMPHD滤波器的目标跟踪包括PHD预测，PHD更新，高斯分量的修剪，多目标个数和状态估计；所述GMPHD为高斯和概率假设密度滤波；所述多运动目标为2个及2个以上运动目标。2.根据权利要求1所述基于随机有限集的圆周SAR多目标跟踪方法，其特征在于：所述步骤一中基于DPCA-CFAR方法对运动目标进行初步检测，得到运动目标的量测值；具体过程为：对于多通道圆周SAR系统的载机平台在距离目标平面z＝Zh的平面上以Rg为半径沿圆周路径作匀速运动，载机平台运动线速度为V，载机平台运动角速度表示为ω＝V/Rg；对于多通道圆周SAR，沿雷达航迹切线方向水平放置N幅天线，天线之间的间距均为d，采用单发多收工作模式，由参考通道发射线性调频信号，所有天线同时接收回波信号；所述多通道为2个及2个以上通道；参考通道在运行到方位角为θ位置时的瞬时位置坐标为Pa(Rgcosθ,Rgsinθ,Zh)；其中θ∈[0,2π)为方位角，方位角代表合成孔径域，即tm慢时间域；当载机平台沿圆周轨迹运动时，载机平台中的雷达波束中心始终照射在以R0为半径，O为圆心的圆周观测区域Ω内；雷达到观测区域中心的距离为观测区域中心处雷达波束入射角为i表示入射角；设观测区域中某运动目标位于Pt(x(tm))，运动目标的状态向量表示为其中[x(tm),y(tm)]表示运动目标的位置，表示运动目标在笛卡尔坐标系x轴和y轴方向的速度；tm表示慢时间域；双通道的两个通道距离运动目标的瞬时斜距表示为Ri(tm),i＝1,2；设时间校准后的两通道图像序列表示为I1,k(x,y)和I2,k(x,y)；其中k＝1,2,...,K表示帧数；两通道图像序列的关系表示为其中λ表示波长；j为虚数，j2＝-1；vr表示运动目标的径向速度；利用DPCA技术对两通道图像进行对消处理后得到|IDPCA,k(x,y)|，实现杂波抑制；经杂波抑制后，对每一帧图像进行OS-CFAR初步检测获取目标量测值，在恒虚警检测中设置虚警概率Pfa，得到运动目标的量测值。3.根据权利要求2所述基于随机有限集的圆周SAR多目标跟踪方法，其特征在于：所述对每一帧图像进行OS-CFAR初步检测获取目标量测值，在恒虚警检测中设置虚警概率Pfa，得到运动目标的量测值；具体过程为：OS-CFAR初步检测结果表示为其中ηk为检测门限；对OS-CFAR初步检测结果Bk(x,y)进行图像处理，得到运动目标的量测值；过程为：通过形态学的腐蚀膨胀操作以获得连通的目标区域，对目标区域进行边缘检测获取目标的中心位置点，将目标的中心位置点作为运动目标的量测值。4.根据权利要求3所述基于随机有限集的圆周SAR多目标跟踪方法，其特征在于：所述虚警概率Pfa＝0.01。5.根据权利要求4所述基于随机有限集的圆周SAR多目标跟踪方法，其特征在于：所述步骤二中根据步骤一得到的运动目标量测值，建立运动目标的状态向量和量测向量，根据运动目标的状态向量和量测向量，建立多运动目标的状态向量集合和量测向量集合；具体过程为：目标的状态向量表示为其中，[xk,yk]表示运动目标的位置，表示运动目标在笛卡尔坐标系x轴和y轴方向的速度；在SAR图像中运动目标的量测值表示为zk＝[x'k,y'k]T，量测值为目标在图像上的位置；假设在第k帧中存在N(k)个运动目标和M(k)个量测值，则多运动目标状态向量集合和量测向量集合表示为其中，xk,1表示第k帧中第一个运动目标的状态向量，xk,N(k)表示第k帧中第N(k)个运动目标的状态向量；zk,1表示第k帧中第一个运动目标的量测向量，zk,M(k)表示第k帧中第M(k)个运动目标的量测向量；和分别为运动目标的状态空间和量测空间上所有有限子集构成的集合；给定k-1时刻的多目标状态Xk-1，k时刻的多目标状态Xk则由继续生存的目标和新生的目标构成，即其中，Γk表示k时刻新生目标随机集，Sk|k-1(xk-1)表示下一时刻的状态向量的随机有限集，Xk-1表示k-1时刻的多目标状态向量集合；在给定k时刻多目标状态Xk，多目标的...
【专利技术属性】
技术研发人员：张云，穆慧琳，衣志航，李宏博，齐欣，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23
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