狭义群目标相关门形成方法技术

一种狭义群目标相关门形成方法，包括如下步骤：S1.获取群目标规模的几何区域，S2.求解群目标几何中心，S3.确定狭义群目标相关门门限值。本发明专利技术狭义群目标相关门门限值与群目标关联门门限值相同，保证了群目标成员确认；狭义群目标相关门门限值远远大于群目标跟踪门，能够保证等效量测的正确接收。狭义群目标相关门的方法，由过去的关联门、跟踪门所谓双门限变成了单门限，因而提高了效率，降低了运算量，利于工程实现。狭义跟踪门不仅适用于窄带雷达、宽带雷达的目标跟踪，还能够应用于可见光、红外与多光谱等传感器的目标跟踪；可以跟踪单目标、多目标、密集多目标、稀疏多目标；既适用于物理域的群目标跟踪，也适用于广义群目标跟踪。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于信息处理领域，具体属于雷达、光学与红外系统目标跟踪领域。
技术介绍
现代雷达、光学、红外探测系统复杂背景下的密集多目标跟踪问题，既是重点问题，也是难点问题。因此，产生了群目标跟踪的方法与技术。群目标也称为团目标、目标群，是指满足给定的目标间距准则，在足够长的时间内保持空间位置相对稳定的多目标的集合，并且以群目标成员的等效量测更新滤波器状态。这种仅利用了目标位置信息形成的群目标也称为狭义群目标。群目标跟踪的信息流程如图1所示，群目标关联门与群目标跟踪门的形成在群目标跟踪中是不可或缺的一环，群目标关联门作用是群目标成员确认，群目标跟踪门用于保证群目标等效量测的正确接收。所述群目标关联门是指中心位于群目标等效量测预测中心，能够包含满足目标间距准则所有量测的监视空间内的空间区域；群目标跟踪门是指以群目标等效量测上一周期的预测值为中心，大小决定于正确接收等效量测概率的群目标关联门内的子空间，是一种将等效量测与已有航迹或新目标互相配对的一种检验方法。由于它们都以群目标等效量测预测值为中心，因此，群目标跟踪采用了跟踪门与关联门同心的、双门限检测。存在问题是：一是在群目标跟踪数据关联中，虽然采用了跟踪门与关联门两个门限，但只有跟踪门应用于等效量测筛选，而关联门仅应用于群目标成员确认及群目标规模的确定，也就是说关联门并没有直接参与滤波器更新。二是群目标跟踪关联门与跟踪门是同心的，但群目标成员确认与等效量测跟踪却是分开来进行的。由于跟踪门的本质是保证量测落到跟踪门内，而关联门与跟踪门又是同心的，并且关联门大于跟踪门，因此，落入跟踪门的量测一定会落入关联门内，因此，这种双门限方法不仅是一种时间资源的浪费，而且效率低下。三是在大多数多目标跟踪文献中“关联门”与“跟踪门”是通用的，但一般同一文献中仅采用一种提法，而在群目标跟踪中这两个惯用术语同时使用，易于造成混淆。为此，综合上述问题提出了狭义群目标相关门概念，专利技术了将群目标跟踪门与群目标关联门统一起来的狭义群目标相关门形成方法。所述狭义群目标相关门是指利用群目标成员位置信息，将群目标成员确认、等效量测正确接收同时实现的空间区域及其关联中心的统称。
技术实现思路
保持原有群目标跟踪能力不变，达到群目标成员确认与等效量测筛选一体化实现的目的，简化算法、提高效率的同时，降低运算量以利于工程实现。一种狭义群目标相关门形成方法，包括如下步骤：S1.获取群目标规模的几何区域取k时刻群目标所有成员距离值最大的量测与最小的量测，分别过这两个量测所在的点做垂直于距离方向线的两个平面；取k时刻群目标所有成员方位角值最大的量测与最小的量测，过这两个量测所在的点分别做平行于探测设备俯仰轴所在平面、且平行于距离方向线的两个平面；取k时刻群目标所有成员俯仰角值最大的量测与最小的量测，过这两个量测所在的点分别做平行于探测设备方位轴所在平面、且平行于距离方向线的两个平面；这六个平面相交所围成的空间就是群目标规模的几何区域。所述群目标规模，是指群目标所有成员占有监视空间体积，群目标规模大小取决于其成员数量的多少及其间距的大小。对于只有二维坐标的探测设备而言，群目标规模的几何区域自然减少对应的方向面即可。S2.求解群目标几何中心根据获取的k时刻群目标规模几何区域，在距离、方位与俯仰各方向上采取最大值减去最小值除以2的方法，分别获得k时刻距离值、方位角值与俯仰角值，这些值对应的空间坐标就是k时刻群目标几何中心。S3.确定狭义群目标相关门门限值设保证群目标等效量测正确接收概率的常数为KG，群目标成员任一量测的距离、方位、俯仰分量的综合方差分别为σR、σA与σE，则保证群目标任一成员正确接收的门限值分别为KGσR、KGσA与KGσE；在群目标规模几何区域的距离、方位、俯仰各方向上分别加上对应的KGσR、KGσA与KGσE，就获得了保证群目标所有边缘成员正确接收的门限值。本专利技术带来如下有益效果：1.狭义群目标相关门能够保持原有群目标数据关联能力不变。两个标准检验：一是能否保证群目标成员确认，二是能否保证等效量测正确接收。狭义群目标相关门门限值与群目标关联门门限值相同，保证了群目标成员确认；狭义群目标相关门门限值远远大于群目标跟踪门，能够保证等效量测的正确接收。因此，狭义群目标相关门能够保持原有群目标数据关联能力不变。2.达到群目标成员确认、等效量测正确接收同时完成的目的，实现了群目标成员确认与群目标跟踪跟踪的一体化。在多目标情况下，任何探测系统的时间资源都是十分宝贵的，因此，狭义群目标相关门的方法，由过去的关联门、跟踪门所谓双门限变成了单门限，因而提高了效率，降低了运算量，利于工程实现。3.适用范围更加广泛，这种狭义跟踪门不仅适用于窄带雷达目标跟踪，也适用于宽带雷达的目标跟踪，还能够应用于可见光、红外与多光谱等传感器的目标跟踪；既适用于单目标跟踪，也适用于多目标跟踪；既适用于密集多目标跟踪，也适用于稀疏多目标跟踪；既适用于物理域的群目标跟踪，也适用于广义群目标跟踪。对陆上、海面、空中、临近空间与太空等目标的探测系统能力提升，均具有推广重大的推广应用价值，应用前景十分广阔。附图说明图1群目标跟踪信息流程。具体实施方式为了说明实施方式，以三坐标雷达为例进行阐述。(一)群目标规模几何区域获取设在k时刻雷达接收到M个有效回波(测量坐标系)，则有Yi(k)＝(Ri，αi，βi)i＝1，2，…，M(1)式(1)中：Ri、αi、βi分别为第i个回波的距离、方位、俯仰值。令：Amax(k)=(α1,α2,...αM)maxAmin(k)=(α1,α2,...αM)min---(2)]]>Emax(k)=(β1,β2,...βM)maxEmin(k)=(β1,β2,...βM)min---(3)]]>Rmax(k)=(R1,R2,...RM)maxRmin(k)=(R1,R2,...RM)min---(4)]]>则有：Rmax(k)-Rmin(k)＝ΔR(k)(5)Amax(k)-Amin(k)＝ΔA(k)(6)Emax(k)-Emin(k)＝ΔE(k)(7)式(5)、(6)与(7)中：Rmax(k)、Amax(k)、Emax(k)分别代表距离、方位、俯仰的最大值；Rmin(k)、Amin(k)、Emin(k)分别代表距离、方位、俯仰的最小值。由式(5)至式(7)可得群目标在k时刻围成的群目标规模空间区域为：V(k)＝ΔDR(k)×ΔDA(k)×ΔDE(k)(8)式(8)中：ΔDR(k)＝ΔR(k)(9)ΔDA(k)=2·ΔR(k)·tan12ΔA(k)---(10)]]>ΔDE(k)=2·ΔR(k)·tan12ΔE(k)---(11)]]>(二)群目标几何中心求解群目标几何中心作为群目标成员所围成的空间区域几何中心，就是分别求解该区域距离、方位与俯仰三个方向上的最大值与最小值之差，以此差值构建一个长方体区域，差值的二分之一即为群目标的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种狭义群目标相关门形成方法，包括如下步骤：S1.获取群目标规模的几何区域取k时刻群目标所有成员距离值最大的量测与最小的量测，分别过这两个量测所在的点做垂直于距离方向线的两个平面；取k时刻群目标所有成员方位角值最大的量测与最小的量测，过这两个量测所在的点分别做平行于探测设备俯仰轴所在平面、且平行于距离方向线的两个平面；取k时刻群目标所有成员俯仰角值最大的量测与最小的量测，过这两个量测所在的点分别做平行于探测设备方位轴所在平面、且平行于距离方向线的两个平面；这六个平面相交所围成的空间就是群目标规模的几何区域；所述群目标规模，是指群目标所有成员占有监视空间体积，群目标规模大小取决于其成员数量的多少及其间距的大小；对于只有二维坐标的探测设备而言，群目标规模的几何区域自然减少对应的方向面即可；S2.求解群目标几何中心根据获取的k时刻群目标规模几何区域，在距离、方位与俯仰各方向上采取最大值减去最小值除以2的方法，分别获得k时刻距离值、方位角值与俯仰角值，这些值对应的空间坐标就是k时刻群目标几何中心；S3.确定狭义群目标相关门门限值设保证群目标等效量测正确接收概率的常数为KG，群目标成员任一量测的距离、方位、俯仰分量的综合方差分别为σR、σA与σE，则保证群目标任一成员正确接收的门限值分别为KGσR、KGσA与KGσE；在群目标规模几何区域的距离、方位、俯仰各方向上分别加上对应的KGσR、KGσA与KGσE，就获得了保证群目标所有边缘成员正确接收的门限值。...

【技术特征摘要】
1.一种狭义群目标相关门形成方法，包括如下步骤：S1.获取群目标规模的几何区域取k时刻群目标所有成员距离值最大的量测与最小的量测，分别过这两个量测所在的点做垂直于距离方向线的两个平面；取k时刻群目标所有成员方位角值最大的量测与最小的量测，过这两个量测所在的点分别做平行于探测设备俯仰轴所在平面、且平行于距离方向线的两个平面；取k时刻群目标所有成员俯仰角值最大的量测与最小的量测，过这两个量测所在的点分别做平行于探测设备方位轴所在平面、且平行于距离方向线的两个平面；这六个平面相交所围成的空间就是群目标规模的几何区域；所述群目标规模，是指群目标所有成员占有监视空间体积，群目标规模大小取决于其成员数量的多少及其间距的大小；对于只有二维坐...

【专利技术属性】
技术研发人员：耿文东，耿歌，杨丽，
申请(专利权)人：耿文东，
类型：发明
国别省市：北京;11