一种机载太赫兹雷达多目标跟踪方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种机载太赫兹雷达多目标跟踪方法和装置，所述方法包括：对雷达回波数据进行预处理，形成量测；对量测进行检测框和中心点提取，得到位置信息和特征信息；利用特征信息构建特征模型；利用特征模型修正GM

【技术实现步骤摘要】
一种机载太赫兹雷达多目标跟踪方法和装置


[0001]本专利技术属于雷达目标跟踪
，涉及一种机载太赫兹雷达多目标跟踪方法和装置、计算机设备和计算机可读存储介质。

技术介绍

[0002]多目标跟踪（Multi
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target Tracking，MTT）是在监视区域内目标个数未知、观测有噪且来源不确定的条件下用信号处理的方法实时估计区域内目标状态的技术，是准确识别目标并做出指挥决策的前提条件，在雷达信号处理系统中占有十分重要的地位。
[0003]机载太赫兹雷达执行区域侦查、跟踪成像等任务时，需要对场景中的高价值目标进行跟踪与识别。地面车辆等目标轨迹灵活多变、经常出现紧密分布、交叉变道等运动，属于复杂的多目标跟踪场景，需要准确的航迹关联实现多目标区分；同时，地杂波的干扰不能忽略，当地杂波消除不彻底时，杂波干扰会严重影响航迹关联和跟踪的准确性；另外，考虑到太赫兹雷达的成像帧率比传统微波雷达更高，对跟踪算法的实时航迹输出能力提出更高的要求。
[0004]因此，机载太赫兹雷达对地面目标的跟踪问题为典型的多目标、密集量测（目标+杂波）条件下的跟踪问题，需要同时兼顾航迹关联准确性以及实时性。作为现有技术，CN111289965A公开了一种多目标雷达快速跟踪方法及系统，CN113589252A公开了一种基于MHT算法的多雷达传感器多目标跟踪方法。但现有的以数据关联为基础的算法存在关联假设数量爆炸的问题，在密集目标产生的量测和杂波干扰产生的量测增多时，航迹与量测的匹配数急剧增加，关联最优求解的问题规模呈指数型上升，导致准确性以及实时性严重下降，无法满足实际运用需求。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种机载太赫兹雷达多目标跟踪方法和装置、计算机设备和计算机可读存储介质，能够克服已有技术的缺陷，提升太赫兹雷达在复杂场景、密集量测环境下跟踪的准确性和实时性。
[0006]本专利技术的一个方面提供一种机载太赫兹雷达多目标跟踪方法，包括：预处理步骤：对当前时刻的雷达回波数据进行预处理，形成量测；量测信息提取步骤：对量测进行检测框和中心点提取，将提取的中心点作为量测的位置信息，提取检测框的长宽信息、框内数据平均幅度信息、框内有效像素数作为量测的特征信息；特征模型构建步骤：利用所述特征信息构建多个特征模型，所述特征模型表示当前时刻的量测与前一时刻已存在目标的特征匹配程度；GM
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PHD权重修正步骤：将上述多个特征模型联合，修正GM
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PHD算法的高斯分量权重；潜在目标量测获得步骤：依据修正后的高斯分量权重，对GM
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PHD算法的所有高斯
分量进行阈值筛选，将筛选出的高斯分量对应的量测作为潜在目标量测，并得到潜在目标量测的位置信息和特征信息；航迹得分获得步骤：利用潜在目标量测的位置信息得到航迹的对数似然得分，利用潜在目标量测的特征信息得到航迹的特征匹配得分，将所述对数似然得分与所述特征匹配得分进行加权求和，得到航迹假设得分；航迹生成步骤：根据航迹的特征匹配得分和航迹假设得分，进行基于MHT算法的航迹起始和航迹关联，生成更新状态的航迹。
[0007]优选地，所述航迹生成步骤包括：航迹起始步骤，利用所得到的航迹假设得分判定航迹起始；航迹假设树简化步骤，利用特征匹配得分和航迹假设得分进行航迹假设树的简化，删除冗余的航迹假设；航迹维持步骤，以真实量测和虚假点维持航迹更新，通过判定维持更新的是真实量测还是虚假点进行航迹假设得分的增减，如果是真实量测则增加航迹假设得分，如果是虚假点则减少航迹假设得分；航迹输出步骤，根据虚假点的个数和增减后的航迹假设得分进行航迹是否终止的判定，输出判定为已终止的航迹和处于更新状态的航迹。
[0008]优选地，在所述航迹起始步骤中，当航迹假设得分在最小得分阈值以上、且判定航迹起始时整体航迹假设包含的真实量测数在真实量测数阈值以上的情况下，判定为航迹起始。
[0009]优选地，在所述航迹假设树简化步骤中，进行枝剪枝和树删除，删除特征匹配得分低于枝剪枝特征得分阈值的航迹假设分枝，删除特征匹配得分低于树删除特征得分阈值或者航迹假设得分低于树删除最小总得分阈值的航迹假设树。
[0010]优选地，在所述航迹输出步骤中，当连续虚假点数高于虚假点数阈值、或者增减后的航迹假设得分低于最小得分阈值时，判定航迹终止。
[0011]优选地，所述预处理步骤包括：对雷达回波数据进行二维成像处理，得到雷达图像；对得到的雷达图像进行检测，得到二值检测图像，检测点为1，非检测点为0；对二值检测图像进行形态学操作，融合扩展目标的所有检测点，形成量测。
[0012]优选地，在所述特征模型构建步骤中，所述特征模型包括：检测框形状模型、检测框交并比模型、量测散射大小模型、量测回波幅度模型，利用检测框的长宽信息构建检测框形状模型和检测框交并比模型，利用框内数据平均幅度信息构建量测回波幅度模型，利用框内有效像素数构建量测散射大小模型。
[0013]优选地，在所述GM
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PHD权重修正步骤中，将上述多个特征模型联合，得到多维度联合特征模型，利用所述多维度联合特征模型对高斯分量权重进行更新修正，使得特征匹配的情况下增加高斯分量权重，特征不匹配的情况下降低高斯分量权重。
[0014]本专利技术的另一个方面提供一种机载太赫兹雷达多目标跟踪装置，包括：预处理模块：构成为对当前时刻的雷达回波数据进行预处理，形成量测；量测信息提取模块：构成为对量测进行检测框和中心点提取，将提取的中心点作为量测的位置信息，提取检测框的长宽信息、框内数据平均幅度信息、框内有效像素数作为
量测的特征信息；特征模型构建模块：构成为利用所述特征信息构建多个特征模型，所述特征模型表示当前时刻的量测与前一时刻已存在目标的特征匹配程度；GM
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PHD权重修正模块：构成为将上述多个特征模型联合，修正GM
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PHD算法的高斯分量权重；潜在目标量测获得模块：构成为依据修正后的高斯分量权重，对GM
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PHD算法的所有高斯分量进行阈值筛选，将筛选出的高斯分量对应的量测作为潜在目标量测，并得到潜在目标量测的位置信息和特征信息；航迹得分获得模块：构成为利用潜在目标量测的位置信息得到航迹的对数似然得分，利用潜在目标量测的特征信息得到航迹的特征匹配得分，将所述对数似然得分与所述特征匹配得分进行加权求和，得到航迹假设得分；航迹生成模块：构成为根据航迹的特征匹配得分和航迹假设得分，进行基于MHT算法的航迹起始和航迹关联，生成更新状态的航迹。
[0015]优选地，所述航迹生成模块包括：航迹起始子模块，构成为利用所得到的航迹假设得分判定航迹起始；航迹假设树简化子模块，构成为利用特征匹配得分和航迹假设得分进行航迹假设树的简化，删除冗余的航迹假设；航迹维持子模块，构成为以真实量测和虚假点维持航迹更新，通过判定维持更新的是真实量测还是虚假点进行航迹假设得分的增减，如果是真实量测则增加航迹假设得分，如果是虚假点则减本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种机载太赫兹雷达多目标跟踪方法，其特征在于，包括：预处理步骤：对当前时刻的雷达回波数据进行预处理，形成量测；量测信息提取步骤：对量测进行检测框和中心点提取，将提取的中心点作为量测的位置信息，提取检测框的长宽信息、框内数据平均幅度信息、框内有效像素数作为量测的特征信息；特征模型构建步骤：利用所述特征信息构建多个特征模型，所述特征模型表示当前时刻的量测与前一时刻已存在目标的特征匹配程度；GM
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PHD权重修正步骤：将上述多个特征模型联合，修正GM
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PHD算法的高斯分量权重；潜在目标量测获得步骤：依据修正后的高斯分量权重，对GM
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PHD算法的所有高斯分量进行阈值筛选，将筛选出的高斯分量对应的量测作为潜在目标量测，并得到潜在目标量测的位置信息和特征信息；航迹得分获得步骤：利用潜在目标量测的位置信息得到航迹的对数似然得分，利用潜在目标量测的特征信息得到航迹的特征匹配得分，将所述对数似然得分与所述特征匹配得分进行加权求和，得到航迹假设得分；航迹生成步骤：根据航迹的特征匹配得分和航迹假设得分，进行基于MHT算法的航迹起始和航迹关联，生成更新状态的航迹。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述航迹生成步骤包括：航迹起始步骤，利用所得到的航迹假设得分判定航迹起始；航迹假设树简化步骤，利用特征匹配得分和航迹假设得分进行航迹假设树的简化，删除冗余的航迹假设；航迹维持步骤，以真实量测和虚假点维持航迹更新，通过判定维持更新的是真实量测还是虚假点进行航迹假设得分的增减，如果是真实量测则增加航迹假设得分，如果是虚假点则减少航迹假设得分；航迹输出步骤，根据虚假点的个数和增减后的航迹假设得分进行航迹是否终止的判定，输出判定为已终止的航迹和处于更新状态的航迹。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述航迹起始步骤中，当航迹假设得分在最小得分阈值以上、且判定航迹起始时整体航迹假设包含的真实量测数在真实量测数阈值以上的情况下，判定为航迹起始。4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述航迹假设树简化步骤中，进行枝剪枝和树删除，删除特征匹配得分低于枝剪枝特征得分阈值的航迹假设分枝，删除特征匹配得分低于树删除特征得分阈值或者航迹假设得分低于树删除最小总得分阈值的航迹假设树。5.如权利要求2
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4中任一项所述的方法，其特征在于，在所述航迹输出步骤中，当连续虚假点数高于虚假点数阈值、或者增减后的航迹假设得分低于最小得分阈值时，判定航迹终止。6.如权利要求1
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4中任一项所述的方法，其特征在于，所述预处理步骤包括：对雷达回波数据进行二维成像处理，得到雷达图像；对得到的雷达图像进行检测，得到二值检测图像，检测点为1，非检测点为0；对二值检测图像进行形态学操作，融合扩展目标的所有检测点，形成量测。7.如权利要求1
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4中任一项所述的方法，其特征在于，在所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：殷毓培，孟飞，肖汉，高文权，
申请(专利权)人：北京无线电测量研究所，
类型：发明
国别省市：