一种基于变系数α‑β滤波器的目标跟踪方法与跟踪系统

摘要

本发明适用于多传感器信息融合领域，提供了一种基于变系数α‑β滤波器的目标跟踪方法与跟踪系统。所述方法步骤如下：首先根据前一时刻的目标矩及狄拉克项，预测前一时刻已经存在的目标在当前时刻的目标矩及狄拉克项，并为当前时刻新生的目标指定相应的目标矩及狄拉克项，再结合当前时刻的位置测量并利用变系数α‑β滤波器确定更新的狄拉克项，再对更新的狄拉克项进行裁减与合并，得到当前时刻的目标矩及狄拉克项，当前时刻的目标矩及狄拉克项作为下一时刻递归的输入，最后提取权重系数大于第一阈值的狄拉克项作为当前时刻的输出，所输出狄拉克项中的目标状态值为当前时刻一个目标的状态值。

主权项

一种基于变系数α‑β滤波器的目标跟踪方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1：根据前一时刻目标矩及狄拉克项预测前一时刻已经存在的目标在当前时刻的狄拉克项其中，i＝1,2,…,J_k‑1，δ表示狄拉克分布，x表示目标的状态，表示前一时刻第i个狄拉克项的权重系数，表示前一时刻第i个狄拉克项的目标状态值，J_k‑1表示前一时刻狄拉克项的数目，表示第i个狄拉克项对应的新生狄拉克项产生的时间，表示第i个预测的狄拉克项的权重系数，表示第i个预测的狄拉克项的目标状态值，表示第i个预测的狄拉克项对应的新生狄拉克项产生的时间，并且其中，F_k‑1为状态转移矩阵，p_sk为目标幸存的概率；预测的目标矩p_k|k‑1(x)为以及，指定当前时刻新生目标的狄拉克项为i＝1,2,…,J_γk，新生目标的目标矩为其中，表示新生的狄拉克项的权重系数，表示新生的狄拉克项的目标状态值，表示新生狄拉克项产生的时间，J_γk为新生狄拉克项的个数，i为索引号，并且t表示当前时刻的时间；步骤S2：根据预测的前一时刻已经存在的目标在当前时刻的狄拉克项及目标矩p_k|k‑1(x)，以及指定的当前时刻新生目标的狄拉克项及目标矩p_γk(x)，以及当前时刻的位置测量，利用变系数α‑β滤波器确定出当前时刻更新的狄拉克项i＝1,2,…,J_k‑1+J_γk，j＝1,2,…,n_k+1，其中，为更新的狄拉克项的权重系数、为更新的狄拉克项的目标状态值，为更新的狄拉克项产生的时间，n_k为当前时刻位置测量的个数，所述当前时刻的位置测量包含由当前时刻目标产生的位置测量和由当前时刻杂波产生的位置测量，i和j是索引号，并且当j≤n_k时，其中，t表示当前时刻的时间，K_i为增益矩阵，z_j表示当前时刻n_k个位置测量中的第j个位置测量，H_k为观测矩阵，R_j为观测噪声的方差矩阵，c为放大因子，R₀是为探测新目标而设置的协方差，p_Dk为目标的检测概率，λ_C为当前时刻观测空间中杂波的密度，当j＝n_k+1时，K_i取变系数α‑β滤波器的增益矩阵，并且其中，T为当前时刻与前一时刻的时间差，α_k和β_k是两个时变的系数，并且步骤S3：将当前时刻更新的狄拉克项i＝1,2,…,J_k‑1+J_γk，j＝1,2,…,n_k+1表述为q＝1,…,J_k|k；其中，q为索引号，取值为1至J_k|k，J_k|k为更新的狄拉克项的个数，为第q个狄拉克项的权重，为第q个狄拉克项的目标状态值，为第q个狄拉克项对应的新生狄拉克项产生的时间，并且J_k|k＝(n_k+1)(J_k‑1+J_γk)，q＝(J_k‑1+J_γk)(j‑1)+i，i＝1,2,…,J_k‑1+J_γk，j＝1,2,…,n_k+1；以及，从当前时刻更新的狄拉克项q＝1,…,J_k|k中裁减掉权重系数小于第二阈值的狄拉克项；以及，从裁减后余下的狄拉克项中将距离d_ij小于第三阈值的狄拉克项合并成一个；其中，合并距离d_ij为多个狄拉克项的合并方法为：其中，L为合并狄拉克项上标形成的集合，上标T和b分别表示矩阵的转置和合并后狄拉克项的索引号；合并狄拉克项的时间取合并前狄拉克项中权重系数最大狄拉克项的时间；以及，将裁减与合并后的狄拉克项i＝1,…,J_k作为当前时刻的狄拉克项，并将裁减与合并后的狄拉克项的加权和作为当前时刻的目标矩其中，J_k为当前时刻狄拉克项的个数；步骤S4：根据当前时刻的目标矩及狄拉克项，提取权重系数大于第一阈值的狄拉克项作为当前时刻的输出，并将所输出狄拉克项中的目标状态值为当前时刻一个目标的状态值。