一种基于贝叶斯原理的群目标跟踪航迹起始方法技术

一种基于贝叶斯原理的群目标跟踪航迹起始方法，通过引入子群内部目标个数信息描述似然比表达式，增加了对群目标特征信息的利用，提升了针对密集群目标，尤其是密集分布情况下的航迹起始效率；同时，本发明专利技术的似然比表达式采用泊松分布描述航迹为真条件下的群内目标分布条件概率密度，避免了传统航迹起始方法因等效量测的跳跃现象导致外推值与实际量测值之间残差过大的问题，提升了算法的鲁棒性。

【技术实现步骤摘要】
一种基于贝叶斯原理的群目标跟踪航迹起始方法
本专利技术属于雷达
，尤其涉及一种基于贝叶斯原理的群目标跟踪航迹起始方法。
技术介绍
群目标跟踪首先要进行分群检测和群航迹起始。分群检测后，分别计算各个子群的等效量测，利用连续多帧数据的等效量测判断出航迹是否为真。现有群目标航迹起始技术通常根据当前帧的等效量测数据进行外推，利用下一帧等效量测数据和外推值之间的关系判断是否关联成功；一旦关联成功，判断航迹起始的常用准则有贝叶斯准则、M/N准则、修正逻辑法等典型单目标航迹起始方法。例如以外推作为中心，根据航迹外推误差协方差规定相关波门大小，将落入波门内的新等效量测点与外推点进行关联，并利用修正逻辑法判断航迹起始。然而现有技术仅适合目标分布较稀疏、雷达分辨率足够高的群目标跟踪场景，当群内目标密集分布，雷达因分辨率受限、目标间视线遮挡、多径效应等原因导致回波起伏不定，等效量测在一定范围内出现跳跃现象，导致外推值与实际量测值之间的残差过大，降低了关联概率，导致航迹起始效率下降，甚至出现航迹误丢弃的情况。另一方面，现有群目标航迹起始技术仅使用等效量测的状态信息进行计算，与传统单目标航迹起始并无实质区别，对群目标特性信息(如子群内点迹数量)利用尚不够充分，制约了性能的进一步提升。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供一种基于贝叶斯原理的群目标跟踪航迹起始方法，充分利用群目标信息，引入泊松分布构建似然比表达式，描述航迹为真条件下的群内目标分布条件概率密度，提升了针对群目标的航迹起始效率，解决了因非理想量测导致残差过大的问题。一种基于贝叶斯原理的群目标跟踪航迹起始方法，包括以下步骤：对雷达回波进行脉冲压缩、恒虚警检测以及分群处理后，得到第t个时刻扫描空间内各子群的一组目标量测集合，然后分别将各子群作为当前子群Z0执行航迹起始判断操作，所述航迹起始判断操作为：S1：根据当前子群Z0的目标量测集合获取当前子群Z0的等效量测值m0与预测关联门，其中，预测关联门为当前子群Z0在下一时刻可能出现位置的范围；S2：重新接收雷达回波，然后根据重新接收的雷达回波得到第t+1个时刻扫描空间内各子群的一组目标量测集合Z1以及各子群的等效量测m1；S3：判断第t+1个时刻中是否存在落入当前子群Z0的预测关联门的等效量测m1，若存在，则落入当前子群Z0的预测关联门的各等效量测m1进入步骤S4；若不存在，则进入步骤S5；S4：分别将落入当前子群Z0的预测关联门的各等效量测m1对应的子群作为备选子群执行以下步骤：S41：获取备选子群相对于当前子群Z0的似然比L1(D1)：其中，μ为与备选子群内目标密度有关的设定系数，V1为备选子群的体积，βF为设定的虚警概率密度，n1为备选子群包含的目标个数，！为阶乘；S42：基于贝叶斯原理，根据似然比L1(D1)计算当前子群属于真实航迹的后验概率P(T|D1)；S43：判断后验概率P(T|D1)是否大于设定的航迹起始门限γT或小于设定的航迹丢弃门限γF，其中，若大于航迹起始门限γT，则当前子群为航迹的起始点，并结束群目标跟踪的航迹起始；若小于航迹丢弃门限γF，则当前子群不为航迹的起始点，并结束目标跟踪的航迹起始；若后验概率P(T|D1)介于航迹起始门限γT与航迹丢弃门限γF之间，则进入步骤S44；S44：根据备选子群的等效量测m1计算第t+2个时刻的等效量测预测值m′2：m′2＝m1+Δ1×Δt其中，Δ1为第t+1个时刻的备选子群与第t个时刻的当前子群之间的等效量测差分，Δt为采样时间间隔；S45：以等效量测预测值m′2为中心，等效量测预测值m′2与其对应的真实值之间可能的偏差范围为半径，得到备选子群在第t+2个时刻的预测关联门，然后进入步骤S46；S46：重新接收雷达回波，然后根据重新接收的雷达回波得到第t+2个时刻扫描空间内各子群的一组目标量测集合Z2以及各子群的等效量测m2；S47：判断第t+2个时刻中是否存在落入步骤S45中得到的备选子群的预测关联门的等效量测m2，若存在，则分别将落入步骤S45中得到的备选子群的预测关联门的等效量测m2作为新的备选子群并重复步骤S41～S43，以此判断当前子群是否为航迹的起始点，其中，若已判断出当前子群是否为航迹的起始点，则结束群目标跟踪的航迹起始，若无法判断出当前子群是否为航迹的起始点，则继续重复步骤S44～S47，根据第t+3个时刻各子群的等效量测m3判断当前子群是否为航迹的起始点；以此类推，直到判断出当前子群是否为航迹的起始点，结束目标跟踪的航迹起始；若不存在，则进入步骤S5；S5：分别将进入该步骤的等效量测对应的子群作为候补子群执行以下步骤：S51：计算候补子群的相对于当前子群Z0的似然比J1(D1)：其中，PD为雷达传感器的先验检测概率，PF为出现虚警/杂波的概率；S52：基于贝叶斯原理，根据似然比J1(D1)计算当前子群Z0属于真实航迹的后验概率P1(T|D1)；S53：采用步骤S52得到的后验概率P(T|D1)代替步骤S42得到的后验概率P(T|D1)，候补子群代替备选子群，然后重复步骤S43～S45，得到根据候补子群对应的在下一时刻的预测关联门；S54：重新接收雷达回波，然后根据重新接收的雷达回波得到下一时刻扫描空间内各子群的一组目标量测集合以及各子群的等效量测；S6：将步骤S53得到的预测关联门、步骤S54得到的等效量测以及候选子群分别代替步骤S47中预测关联门、等效量测以及备选子群，然后重复步骤S47，以此判断当前子群是否为航迹的起始点；以此类推，直到判断出当前子群是否为航迹的起始点，结束目标跟踪的航迹起始。进一步地，所述当前子群Z0的等效量测值m0与预测关联门的获取方法为：S11：计算当前子群的等效量测值m0：其中，当前子群的目标量测集合记为是当前子群内第i个目标在第t个时刻的状态向量，且状态向量包括目标的位置、速度以及加速度，i＝1，2，...，n0，n0为当前子群在第t个时刻包含的目标个数；S12：根据当前子群中各目标的速度上限值、加速度上限值、平均位置以及采样时刻间隔，预测当前子群在下一时刻可能出现的位置，得到预测关联门。进一步地，步骤S42所述的后验概率P(T|D1)的计算方法为：其中，P(T|D1)为设定的当前子群属于真实航迹的先验概率。进一步地，步骤S52所述的后验概率P1(T|D1)的计算方法为：其中，P(T|D0)为设定的当前子群属于真实航迹的先验概率。有益效果：一种基于贝叶斯原理的群目标跟踪航迹起始方法，通过引入子群内部目标个数信息描述似然比表达式，增加了对群目标特征信息的利用，提升了针对密集群目标，尤其是密集分布情况下的航迹起始效率；同时，本专利技术的似然比表达式采用泊松分布描述航迹为真条件下的群内目标分布条件概率密度，避免了传统航迹起始方法因等效量测的跳跃现象导本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于贝叶斯原理的群目标跟踪航迹起始方法，其特征在于，包括以下步骤：/n对雷达回波进行脉冲压缩、恒虚警检测以及分群处理后，得到第t个时刻扫描空间内各子群的一组目标量测集合，然后分别将各子群作为当前子群Z

【技术特征摘要】
1.一种基于贝叶斯原理的群目标跟踪航迹起始方法，其特征在于，包括以下步骤：
对雷达回波进行脉冲压缩、恒虚警检测以及分群处理后，得到第t个时刻扫描空间内各子群的一组目标量测集合，然后分别将各子群作为当前子群Z0执行航迹起始判断操作，所述航迹起始判断操作为：
S1：根据当前子群Z0的目标量测集合获取当前子群Z0的等效量测值m0与预测关联门，其中，预测关联门为当前子群Z0在下一时刻可能出现位置的范围；
S2：重新接收雷达回波，然后根据重新接收的雷达回波得到第t+1个时刻扫描空间内各子群的一组目标量测集合Z1以及各子群的等效量测m1；
S3：判断第t+1个时刻中是否存在落入当前子群Z0的预测关联门的等效量测m1，若存在，则落入当前子群Z0的预测关联门的各等效量测m1进入步骤S4；若不存在，则进入步骤S5；
S4：分别将落入当前子群Z0的预测关联门的各等效量测m1对应的子群作为备选子群执行以下步骤：
S41：获取备选子群相对于当前子群Z0的似然比L1(D1)：



其中，μ为与备选子群内目标密度有关的设定系数，V1为备选子群的体积，βF为设定的虚警概率密度，n1为备选子群包含的目标个数，！为阶乘；
S42：基于贝叶斯原理，根据似然比L1(D1)计算当前子群属于真实航迹的后验概率P(T|D1)；
S43：判断后验概率P(T|D1)是否大于设定的航迹起始门限γT或小于设定的航迹丢弃门限γF，其中，若大于航迹起始门限γT，则当前子群为航迹的起始点，并结束群目标跟踪的航迹起始；若小于航迹丢弃门限γF，则当前子群不为航迹的起始点，并结束目标跟踪的航迹起始；若后验概率P(T|D1)介于航迹起始门限γT与航迹丢弃门限γF之间，则进入步骤S44；
S44：根据备选子群的等效量测m1计算第t+2个时刻的等效量测预测值m′2：
m′2＝m1+Δ1×Δt
其中，Δ1为第t+1个时刻的备选子群与第t个时刻的当前子群之间的等效量测差分，Δt为采样时间间隔；
S45：以等效量测预测值m′2为中心，等效量测预测值m′2与其对应的真实值之间可能的偏差范围为半径，得到备选子群在第t+2个时刻的预测关联门，然后进入步骤S46；
S46：重新接收雷达回波，然后根据重新接收的雷达回波得到第t+2个时刻扫描空间内各子群的一组目标量测集合Z2以及各子群的等效量测m2；
S47：判断第t+2个时刻中是否存在落入步骤S45中得到的备选子群的预测关联门的等效量测m2，若存在，则分别将落入步骤S45中得到的备选子群的预测关联门的等效量测m2作为新的备选子群并重复步骤S41～S43，以此判断当前子群是否为航迹的起始点，其中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王锐，姜琦，胡程，周超，龙腾，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11