一种基于随机有限模型集的飞行物多目标跟踪方法技术

本公开涉及一种基于随机有限模型集的飞行物多目标跟踪方法。所述方法包括：根据目标飞行物的雷达数据，获得目标飞行物的回波参数；根据目标飞行物的回波强度，确定目标飞行物的回波特征；根据目标飞行物的速度，确定目标飞行物的轨迹特征；根据目标飞行物的回波特征和轨迹特征，确定目标飞行物的类别；根据目标飞行物的类别及回波参数，预测目标飞行物的目标状态。根据本公开的实施例可实现对目标飞行物的种类的确定，根据目标飞行物的种类来预测目标飞行物的飞行状态，并预测目标飞行物的下一时刻的目标状态，提高对目标飞行物的跟踪效果。

A multi-target tracking method for flying objects based on stochastic finite model set

【技术实现步骤摘要】
一种基于随机有限模型集的飞行物多目标跟踪方法
本公开涉及检测
，具体涉及一种基于随机有限模型集的飞行物多目标跟踪方法。
技术介绍
飞鸟目标属于典型的“低、慢、小”目标，是雷达目标跟踪领域的难点问题。一般情况下，雷达的主要探测目标为飞机，由于其速度快、高空飞行、雷达散射截面较大且与背景差别较大，因此易于被发现和跟踪。而飞鸟目标的探测与跟踪难度之所以大，主要源于以下几个原因：(1)飞行高度低，一般的飞鸟目标的飞行高度只有几百米甚至几十米，地物遮挡多，雷达观测时会有大量杂波进入接收机，给目标跟踪造成极大干扰；(2)飞行速度慢，一般飞鸟的飞行速度小于50m/s，其回波信号处于杂波主瓣区，为防止过多虚警，多普勒信号处理中极易与杂波混淆而被淹没；(3)回波信号弱，单只鸽子目标的雷达散射截面只有约-20dBm2，而单只麻雀目标的雷达散射截面甚至不足-30dBm2，目标信噪比低，雷达回波信号忽隐忽现，给探测带来极大困难；(4)飞行机动性高，鸟类在除迁徙之外的日常飞行过程中高度灵活，飞行方式多变，不同鸟种的飞行习惯也千差万别，雷达探测中难于形成稳定航迹，一般的目标跟踪方法难以实现实时跟踪和航迹预测。
技术实现思路
有鉴于此，本公开提出了一种基于随机有限模型集的飞行物多目标跟踪方法。根据本公开的一方面，提供了一种基于随机有限模型集的飞行物多目标跟踪方法，所述方法包括：根据目标飞行物的雷达数据，获得所述目标飞行物的回波参数，所述回波参数包括回波强度及速度；根据目标飞行物的回波强度，确定所述目标飞行物的回波特征；根据目标飞行物的速度，确定所述目标飞行物的轨迹特征；根据所述目标飞行物的回波特征和轨迹特征，确定所述目标飞行物的类别；根据所述目标飞行物的类别及所述回波参数，预测所述目标飞行物的目标状态。在一种可能的实现方式中，根据目标飞行物的回波强度，确定所述目标飞行物的回波特征，包括：在所述目标飞行物的n个回波强度{σ1,σ2,…,σn}中，删除所述n个回波强度中的最大值和最小值，获得剩余的n-2个回波强度，其中，所述n个回波强度{σ1,σ2,…,σn}为所述目标飞行物在连续的n个扫描周期内的回波强度，n为大于2的整数；确定剩余的n-2个回波强度的平均值并将确定为所述目标飞行物的回波特征。在一种可能的实现方式中，根据目标飞行物的速度，确定所述目标飞行物的轨迹特征，包括：根据所述目标飞行物的n个速度{v1,v2,...,vn}，分别确定所述n个速度的模{|v1|,|v2|,...,|vn|}，其中，所述n个速度{v1,v2,...,vn}为所述目标飞行物在连续的n个扫描周期内的速度，n为大于2的整数；根据所述n个速度的模{|v1|,|v2|,...,|vn|}，确定所述n个速度的模的第一标准差sv，并将所述第一标准差sv确定为所述目标飞行物的轨迹特征中的一种。在一种可能的实现方式中，根据目标飞行物的速度，确定所述目标飞行物的轨迹特征，包括：根据所述目标飞行物的n个速度{v1,v2,...,vn}，确定所述目标飞行物的n个单位速度{e1,e2,...,en}，其中，所述目标飞行物的n个速度{v1,v2,...,vn}为所述目标飞行物在连续的n个扫描周期内的速度，n为大于2的整数；根据所述目标飞行物的n个单位速度{e1,e2,...,en}，确定n-1个单位速度的变化率{e2-e1,e3-e2,...,en-en-1}；根据所述n-1个单位速度的变化率{e2-e1,e3-e2,...,en-en-1}，确定所述n-1个单位速度的变化率的平均值以及的模并将确定为所述目标飞行物的轨迹特征中的一种。在一种可能的实现方式中，根据目标飞行物的速度，确定所述目标飞行物的轨迹特征，包括：根据所述n-1个单位速度的变化率{e2-e1,e3-e2,...,en-en-1}，确定所述n-1个单位速度的变化率的模{|e2-e1|,|e3-e2|,...,|en-en-1|}；根据所述n-1个单位速度的变化率的模以及所述确定单位速度的变化率的模的第二标准差se，并将所述第二标准差se确定为所述目标飞行物的轨迹特征中的一种。在一种可能的实现方式中，根据所述目标飞行物的回波特征和轨迹特征，确定所述目标飞行物的类别，包括：根据所述目标飞行物的回波特征和轨迹特征，确定所述目标飞行物的特征向量；根据各类别的飞行物的历史回波特征和历史轨迹特征，确定各类别的飞行物的标准特征向量；根据所述目标飞行物的特征向量以及各类别的飞行物的标准特征向量，分别确定所述目标飞行物的特征向量与各类别的飞行物的标准特征向量的之间的距离；将与所述目标飞行物的特征向量距离最小的标准特征向量对应的类别确定为所述目标飞行物的类别。在一种可能的实现方式中，根据各类别的飞行物的历史回波特征和历史轨迹特征，确定各类别的飞行物的标准特征向量，包括：根据各类别的飞行物的多个历史回波特征的中位数以及多个历史轨迹特征的中位数，分别确定各类别的飞行物的标准特征向量。在一种可能的实现方式中，所述目标飞行物的类别包括做圆周运动的飞行物的类别，所述回波参数还包括所述目标飞行物的位置和角速度，其中，根据所述目标飞行物的类别及所述回波参数，预测所述目标飞行物的目标状态，包括：根据目标飞行物的第一时刻的位置、速度和角速度，确定目标飞行物的第一时刻的第一状态；根据所述第一时刻的第一状态以及第一时刻与第二时刻之间的时间间隔，确定目标飞行物的第二时刻的目标状态，其中，所述第二时刻在第一时刻之后。在一种可能的实现方式中，所述目标飞行物的类别包括做匀速直线运动的飞行物的类别，所述回波参数还包括所述目标飞行物的位置，其中，根据所述目标飞行物的类别及所述回波参数，预测所述目标飞行物的目标状态，包括：根据目标飞行物的第三时刻的位置和速度，确定目标飞行物的第三时刻的第三状态；根据所述第三时刻的第三状态以及第三时刻与第四时刻之间的时间间隔，确定目标飞行物的第四时刻的目标状态，其中，所述第四时刻在第三时刻之后。在一种可能的实现方式中，所述目标飞行物的类别包括做变速运动的飞行物的类别，所述回波参数还包括所述目标飞行物的位置和加速度，其中，根据所述目标飞行物的类别及所述回波参数，预测所述目标飞行物的目标状态，包括：根据目标飞行物的第五时刻的位置、速度和加速度，确定目标飞行物的第五时刻的第五状态；根据所述第五时刻的第五状态以及第五时刻与第六时刻之间的时间间隔，确定目标飞行物的第六时刻的目标状态，其中，所述第六时刻在第五时刻之后。根据本公开的另一方面，提供了一种基于随机有限模型集的飞行物多目标跟踪装置，包括：回波参数获得模块，用于根据目标飞行物的雷达数据，获得所述目标飞行物的回波参数，所述回波参数包括回波强度及速度；回波特征确定模块，用于根据目标飞行物的回波本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于随机有限模型集的飞行物多目标跟踪方法，其特征在于，包括：/n根据目标飞行物的雷达数据，获得所述目标飞行物的回波参数，所述回波参数包括回波强度及速度；/n根据目标飞行物的回波强度，确定所述目标飞行物的回波特征；/n根据目标飞行物的速度，确定所述目标飞行物的轨迹特征；/n根据所述目标飞行物的回波特征和轨迹特征，确定所述目标飞行物的类别；/n根据所述目标飞行物的类别及所述回波参数，预测所述目标飞行物的目标状态。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于随机有限模型集的飞行物多目标跟踪方法，其特征在于，包括：
根据目标飞行物的雷达数据，获得所述目标飞行物的回波参数，所述回波参数包括回波强度及速度；
根据目标飞行物的回波强度，确定所述目标飞行物的回波特征；
根据目标飞行物的速度，确定所述目标飞行物的轨迹特征；
根据所述目标飞行物的回波特征和轨迹特征，确定所述目标飞行物的类别；
根据所述目标飞行物的类别及所述回波参数，预测所述目标飞行物的目标状态。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据目标飞行物的回波强度，确定所述目标飞行物的回波特征，包括：
在所述目标飞行物的n个回波强度{σ1,σ2,…,σn}中，删除所述n个回波强度中的最大值和最小值，获得剩余的n-2个回波强度，其中，所述n个回波强度{σ1,σ2,…,σn}为所述目标飞行物在连续的n个扫描周期内的回波强度，n为大于2的整数；
确定剩余的n-2个回波强度的平均值并将确定为所述目标飞行物的回波特征。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据目标飞行物的速度，确定所述目标飞行物的轨迹特征，包括：
根据所述目标飞行物的n个速度{v1,v2,...,vn}，分别确定所述n个速度的模{|v1|,|v2|,...,|vn|}，其中，所述n个速度{v1,v2,...,vn}为所述目标飞行物在连续的n个扫描周期内的速度，n为大于2的整数；
根据所述n个速度的模{|v1|,|v2|,...,|vn|}，确定所述n个速度的模的第一标准差sv，并将所述第一标准差sv确定为所述目标飞行物的轨迹特征中的一种。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据目标飞行物的速度，确定所述目标飞行物的轨迹特征，包括：
根据所述目标飞行物的n个速度{v1,v2,...,vn}，确定所述目标飞行物的n个单位速度{e1,e2,...,en}，其中，所述目标飞行物的n个速度{v1,v2,...,vn}为所述目标飞行物在连续的n个扫描周期内的速度，n为大于2的整数；
根据所述目标飞行物的n个单位速度{e1,e2,...,en}，确定n-1个单位速度的变化率{e2-e1,e3-e2,...,en-en-1}；
根据所述n-1个单位速度的变化率{e2-e1,e3-e2,...,en-en-1}，确定所述n-1个单位速度的变化率的平均值以及的模并将确定为所述目标飞行物的轨迹特征中的一种。


5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据目标飞行物的速度，确定所述目标飞行物的轨迹特征，包括：
根据所述n-1个单位速度的变化率{e2-e1,e3-e2,...,en-en-1}，确定所述n-1个单位速度的变化率的模{|e2-e1|,|e3-e2|,...,|en-...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈唯实，李敬，张洁，卢贤锋，
申请(专利权)人：中国民航科学技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11