CN107656265B - 针对多帧检测前跟踪短航迹的粒子滤波融合方法 - Google Patents
针对多帧检测前跟踪短航迹的粒子滤波融合方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107656265B CN107656265B CN201710844804.3A CN201710844804A CN107656265B CN 107656265 B CN107656265 B CN 107656265B CN 201710844804 A CN201710844804 A CN 201710844804A CN 107656265 B CN107656265 B CN 107656265B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- particle
- detection
- tracking
- frame
- target
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000002245 particle Substances 0.000 title claims abstract description 79
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 74
- 238000007500 overflow downdraw method Methods 0.000 title claims abstract description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 39
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims abstract description 32
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 20
- 238000012952 Resampling Methods 0.000 claims description 5
- 238000004088 simulation Methods 0.000 claims description 4
- 238000009827 uniform distribution Methods 0.000 claims description 4
- 230000004927 fusion Effects 0.000 claims description 3
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims description 3
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 claims 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 238000005094 computer simulation Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000007499 fusion processing Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/66—Radar-tracking systems; Analogous systems
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
本发明公开了一种针对多帧检测前跟踪短航迹的粒子滤波融合方法,属于雷达数据处理技术领域。本发明对多帧检测前跟踪处理得到的短航迹做进一步处理,以实现对目标的长时间跟踪,解决多帧检测前跟踪方法不能提供目标完整航迹信息的技术问题,并迭代的对目标状态进行实时估计,利用多帧检测前跟踪处理得到的短航迹对目标状态进行滤波和融合处理,以提高对目标状态估计的精度和充分的利用迭代滑窗当中的重复但是没有得到充分利用的信息。通过粒子状态预测,以有效解决低信噪比微弱目标检测前跟踪可能出现的漏检问题,保证了航迹的连续性。
Description
技术领域
本发明属于雷达数据处理技术领域,特别涉及了雷达微弱目标跟踪技术领域。
背景技术
众所周知,雷达探测环境的日益复杂和目标隐身技术的日益成熟,使得雷达及时可靠地监测到淹没在强杂波中的微弱目标变得更加困难。提高雷达对微弱目标的检测跟踪性能具有重要的理论价值和实际意义。
检测前跟踪技术是一种在低信噪比环境中对微弱目标进行检测跟踪的一种技术。与传统的检测方法不同,检测前跟踪不在单帧宣布检测结果,而是对多帧数据进行处理后同时宣布目标的检测结果与航迹。实现检测前跟踪技术的方法包括有粒子滤波、动态规划、霍夫变换等。基于粒子滤波的检测前跟踪方法的航迹起始能力不如动态规划和霍夫变换等方法,并且该方法需要计算概率,计算量大。但是,动态规划等多帧检测前跟踪方法处理一次只能得到目标的短航迹,无法得到目标的完整航迹。而且,动态规划方法是在离散空间得到的状态估计结果,估计精度存在一定损失。此外,现在基于动态规划的获取目标完整航迹的方法一般是滑窗方法,这种方法每次滑动一帧,仅仅利用滑窗量测进行滤波会有大量的数据没有得到充分利用。
发明内容
本发明的目的是提出一种用于处理多帧检测前跟踪得到的短航迹的滤波融合方法,提高对目标状态的估计精度,解决了多帧检测前跟踪方法无法提供目标完整航迹的问题并且充分利用了多帧信息。
本发明的针对多帧检测前跟踪短航迹的粒子滤波融合方法包括下列步骤:
步骤1、变量初始化:
初始化变量包括:总仿真时间K;一次检测前跟踪处理帧数N;目标信噪比SNR;检测前跟踪处理门限VT;检测前跟踪量测可能范围γ∈{δ2;δ=1,2,3,4,...};一次多帧检测前跟踪处理第n帧的检测概率雷达扫描周期T;目标状态转移矩阵F;观测矩阵H;过程噪声协方差Q;粒子数Ns;x和y方向的距离范围[xmin,xmax]和[ymin,ymax];x和y方向的速度范围和
步骤2、粒子集初始化:
初始化时间变量k=1;
粒子x方向(水平)和y方向(竖直)位置和速度状态初始化:
其中rand(1)表示按照均匀分布产生一个[0,1]区间上的随机数;
步骤3、状态预测:
如果k=1,则跳过此步骤。否则对k-1时刻的粒子集进行一步预测:
用(1)和(3)分别区分每个粒子在x方向和y方向的粒子状态,对每个粒子状态分别进行如下处理:
步骤4、多帧检测前跟踪处理:
从雷达接收机中读取第k-N+1,k-N+2,...,k帧回波数据(如果k≤N,则从雷达接收机中读取第1,2,...,N帧回波数据),进行多帧检测前跟踪处理。
若存在多帧检测前跟踪处理的检测结果;则执行步骤5;否则直接执行步骤7;
步骤5、权值更新:
如果在该次检测前跟踪处理中不存在检测结果,即没有状态过门限,则跳过步骤5,直接执行步骤7。
步骤6、重采样:
步骤7、目标状态估计和协方差估计:
步骤8、令k=k+1,对目标状态估计结果和协方差矩阵进行滑窗迭代融合:
步骤9、重复步骤3~8,直到得到k=K,得到完整航迹。
通过上述步骤可以得到目标的完整航迹并且充分利用了滑窗之间的重复的量测信息。
本发明与现有技术相比的优点在于:
(1)本发明对多帧检测前跟踪处理得到的短航迹做进一步处理,实现了对目标的长时间跟踪,解决了多帧检测前跟踪方法不能提供目标完整航迹信息的问题。
(2)本发明提出的方法可以迭代的对目标状态进行实时估计,并且没有引入过多的存储量和计算量。
(3)本发明利用多帧检测前跟踪处理得到的短航迹对目标状态进行滤波和融合处理,可以提高了对目标状态估计的精度和充分的利用迭代滑窗当中的重复但是没有得到充分利用的信息。
(4)本发明通过粒子状态预测,可以有效解决低信噪比微弱目标检测前跟踪可能出现的漏检问题,保证了航迹的连续性。
附图说明
图1为本发明的流程图。
图2为本发明实施例中目标真实航迹与应用本发明跟踪得到的目标航迹。
图3为本发明实施例中应用本发明方法估计目标状态的目标位置均方根误差。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面结合实施方式和附图,对本发明作进一步地详细描述。
实施例
本发明主要采用计算机仿真的方法进行验证,所有步骤、结论都在MATLAB-R2010b上验证正确。参见图1,具体实施步骤如下:
步骤1、变量初始化:
初始化变量包括:总仿真时间K=20;一次检测前跟踪处理帧数N=6;目标信噪比SNR=12dB;检测前跟踪处理门限VT=13.2847;检测前跟踪量测可能范围γ=72;一次多帧检测前跟踪处理第第1,2,...,N帧的检测概率分别为0.876,0.892,0.918,0.910,0.908,0.838;雷达扫描周期T=1s;粒子数Ns=8000;x和y方向的距离范围均为[1,150];x和y方向的速度范围均为[3.7,4.4];目标状态转移矩阵观测矩阵过程噪声协方差
步骤2、粒子集初始化:
初始化时间变量k=1。粒子x和y方向位置和速度状态初始化
其中rand(1)表示按照均匀分布产生一个[0,1]区间上的随机数。
步骤3、状态预测:
步骤4、多帧检测前跟踪处理:
从雷达接收机中读取第k-N+1,k-N+2,...,k帧回波数据(如果k≤N,则从雷达接收机中读取第1,2,...,N帧回波数据),进行多帧检测前跟踪处理。
步骤5、权值更新:
当k≤N时,按下式更新粒子权值:
如果在该次检测前跟踪处理中不存在检测结果,即没有状态过门限,则跳过该步骤。
步骤6、重采样:
步骤7、目标状态估计和协方差估计:
步骤8、令k=k+1,进行滑窗迭代融合。
步骤9、重复步骤3-8,直到得到k=K,得到完整航迹。
通过上述步骤可以得到目标的完整航迹并且充分利用了滑窗之间的重复的量测信息。图2给出了本仿真实例中对目标航迹的恢复结果,成功提供了目标的完整航迹信息,且不存在漏检问题。图3给出了本实施例中利用本发明得到的目标位置均方根误差,是200次蒙特卡罗试验的统计结果,结果表明该方法具有较高且平稳的估计精度。
以上所述,仅为本发明的具体实施方式,本说明书中所公开的任一特征,除非特别叙述,均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换;所公开的所有特征、或所有方法或过程中的步骤,除了互相排斥的特征和/或步骤以外,均可以任何方式组合。
Claims (1)
1.针对多帧检测前跟踪短航迹的粒子滤波融合方法,其特征在于,包括下列步骤:
步骤1、变量初始化:总仿真时间K;一次检测前跟踪处理帧数N;目标信噪比SNR;检测前跟踪处理门限VT;检测前跟踪量测可能范围γ;一次多帧检测前跟踪处理第n帧的检测概率雷达扫描周期T;目标状态转移矩阵F;观测矩阵H;过程噪声协方差Q;粒子数Ns;x和y方向的距离范围[xmin,xmax]和[ymin,ymax];x和y方向的速度范围和
步骤2、粒子集初始化:
初始化时间变量k=1;
粒子x方向和y方向位置和速度状态初始化:
其中rand(1)表示按照均匀分布产生一个[0,1]区间上的随机数;
步骤3、状态预测:
其中粒子状态表达式中的“(1)”和“(3)”分别为x方向和y方向的区分符;
步骤4、多帧检测前跟踪处理:
从雷达接收机中读取N帧回波数据进行多帧检测前跟踪处理,若k≤N,则N帧回波数据为第1,2,...,N帧回波数据;否则为第k-N+1,k-N+2,...,k帧回波数据;
若存在多帧检测前跟踪处理的检测结果,则执行步骤5;否则直接执行步骤7;
步骤5、权值更新:
步骤6、重采样:
步骤7、目标状态估计和协方差估计:
步骤8、令k=k+1,对目标状态估计结果和协方差矩阵进行滑窗迭代融合:
步骤9、重复步骤3~8,直到得到k=K,得到完整航迹。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201710844804.3A CN107656265B (zh) | 2017-09-19 | 2017-09-19 | 针对多帧检测前跟踪短航迹的粒子滤波融合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201710844804.3A CN107656265B (zh) | 2017-09-19 | 2017-09-19 | 针对多帧检测前跟踪短航迹的粒子滤波融合方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN107656265A CN107656265A (zh) | 2018-02-02 |
CN107656265B true CN107656265B (zh) | 2021-03-30 |
Family
ID=61129775
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201710844804.3A Expired - Fee Related CN107656265B (zh) | 2017-09-19 | 2017-09-19 | 针对多帧检测前跟踪短航迹的粒子滤波融合方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN107656265B (zh) |
Families Citing this family (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108333571B (zh) * | 2018-02-07 | 2020-04-21 | 电子科技大学 | 一种基于点迹序列融合的多传感器多帧联合检测跟踪方法 |
CN108594201A (zh) * | 2018-07-24 | 2018-09-28 | 电子科技大学 | 基于Tabu算法的粒子滤波微弱目标检测前跟踪方法 |
CN109765914A (zh) * | 2019-03-12 | 2019-05-17 | 哈尔滨工程大学 | 一种基于滑窗粒子群的水面无人艇避碰方法 |
CN110058222B (zh) * | 2019-03-29 | 2020-11-24 | 杭州电子科技大学 | 一种基于传感器选择的双层粒子滤波检测前跟踪方法 |
CN110244289B (zh) * | 2019-05-23 | 2022-08-12 | 自然资源部第一海洋研究所 | 一种自适应粒子滤波地波雷达目标一体化探测方法 |
CN110146850B (zh) * | 2019-06-20 | 2021-03-30 | 电子科技大学 | 用于多基地雷达失序量测融合的粒子滤波集中式跟踪方法 |
CN110673132B (zh) * | 2019-10-11 | 2022-01-11 | 电子科技大学 | 一种用于多帧联合检测与跟踪的点迹序列实时滤波方法 |
CN111257865B (zh) * | 2020-02-07 | 2021-09-24 | 电子科技大学 | 一种基于线性伪量测模型的机动目标多帧检测跟踪方法 |
CN111812636B (zh) * | 2020-06-01 | 2023-06-13 | 杭州电子科技大学 | 一种基于权重融合选择的粒子滤波检测前跟踪方法 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102621542A (zh) * | 2012-04-02 | 2012-08-01 | 中国人民解放军海军航空工程学院 | 基于多模粒子滤波和数据关联的机动微弱目标检测前跟踪方法 |
CN104035076A (zh) * | 2014-06-30 | 2014-09-10 | 电子科技大学 | 一种多帧检测前跟踪的迭代滤波方法 |
CN105116392A (zh) * | 2015-09-09 | 2015-12-02 | 电子科技大学 | 一种针对ais与主动雷达航迹融合及识别的方法 |
JP5985372B2 (ja) * | 2012-11-28 | 2016-09-06 | 株式会社東芝 | 目標検出装置及び目標検出方法 |
CN104237853B (zh) * | 2014-09-16 | 2016-09-28 | 电子科技大学 | 一种针对多帧检测前跟踪点迹序列的粒子滤波方法 |
Family Cites Families (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
NL1020287C2 (nl) * | 2002-04-02 | 2003-10-03 | Thales Nederland Bv | Werkwijze voor meerdoelendetectie, met name voor toepassing in rondzoekradars met meerbundelvorming in elevatie. |
US6882959B2 (en) * | 2003-05-02 | 2005-04-19 | Microsoft Corporation | System and process for tracking an object state using a particle filter sensor fusion technique |
CN101404086B (zh) * | 2008-04-30 | 2012-05-09 | 浙江大学 | 基于视频的目标跟踪方法及装置 |
US8405540B2 (en) * | 2010-04-02 | 2013-03-26 | Mitsubishi Electric Research Laboratories, Inc. | Method for detecting small targets in radar images using needle based hypotheses verification |
CN102043150A (zh) * | 2010-12-06 | 2011-05-04 | 电子科技大学 | 用于微弱目标检测的改进型粒子滤波检测前跟踪方法 |
CN102607526B (zh) * | 2012-01-03 | 2014-01-15 | 西安电子科技大学 | 双介质下基于双目视觉的目标姿态测量方法 |
CN102997911B (zh) * | 2012-12-13 | 2015-05-27 | 中国航空无线电电子研究所 | 一种被动传感器组网探测多目标方法 |
CN103616680B (zh) * | 2013-10-22 | 2017-02-22 | 杭州电子科技大学 | 基于离散变速率采样的机动弱目标检测前跟踪方法 |
CN103885057B (zh) * | 2014-03-20 | 2016-08-24 | 西安电子科技大学 | 自适应变滑窗多目标跟踪方法 |
CN105353353B (zh) * | 2015-11-17 | 2017-08-18 | 中国人民解放军海军航空工程学院 | 多重搜索粒子概率假设密度滤波的多目标跟踪方法 |
-
2017
- 2017-09-19 CN CN201710844804.3A patent/CN107656265B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102621542A (zh) * | 2012-04-02 | 2012-08-01 | 中国人民解放军海军航空工程学院 | 基于多模粒子滤波和数据关联的机动微弱目标检测前跟踪方法 |
JP5985372B2 (ja) * | 2012-11-28 | 2016-09-06 | 株式会社東芝 | 目標検出装置及び目標検出方法 |
CN104035076A (zh) * | 2014-06-30 | 2014-09-10 | 电子科技大学 | 一种多帧检测前跟踪的迭代滤波方法 |
CN104237853B (zh) * | 2014-09-16 | 2016-09-28 | 电子科技大学 | 一种针对多帧检测前跟踪点迹序列的粒子滤波方法 |
CN105116392A (zh) * | 2015-09-09 | 2015-12-02 | 电子科技大学 | 一种针对ais与主动雷达航迹融合及识别的方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
近海监控系统中的多源信息融合算法;刘加欢;《中国优秀硕士学位论文全文库 基础科学辑》;20170215;第25-26页 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN107656265A (zh) | 2018-02-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN107656265B (zh) | 针对多帧检测前跟踪短航迹的粒子滤波融合方法 | |
CN105405151A (zh) | 基于粒子滤波和加权Surf的抗遮挡目标跟踪方法 | |
CN102043150A (zh) | 用于微弱目标检测的改进型粒子滤波检测前跟踪方法 | |
CN104237853B (zh) | 一种针对多帧检测前跟踪点迹序列的粒子滤波方法 | |
CN101719278B (zh) | 基于khm算法的视频显微图像细胞自动跟踪方法 | |
CN112162244B (zh) | 一种相关噪声和随机丢包环境下的事件触发目标跟踪方法 | |
US10115208B2 (en) | Image characteristic estimation method and device | |
CN111178261A (zh) | 一种基于视频编码技术的人脸检测加速方法 | |
CN111259332B (zh) | 一种杂波环境下的模糊数据关联方法及多目标跟踪方法 | |
CN116500575A (zh) | 一种基于变分贝叶斯理论的扩展目标跟踪方法和装置 | |
CN108120452B (zh) | Mems陀螺仪动态数据的滤波方法 | |
CN111260701A (zh) | 多模态视网膜眼底图像配准方法及装置 | |
CN104035076B (zh) | 一种多帧检测前跟踪的迭代滤波方法 | |
CN108469609B (zh) | 一种用于雷达目标跟踪的检测信息滤波方法 | |
CN110297221A (zh) | 一种基于高斯混合模型的数据关联方法 | |
CN116299576B (zh) | 一种组合导航系统的欺骗干扰检测方法与装置 | |
CN105652256B (zh) | 一种基于极化信息的高频地波雷达tbd方法 | |
US9733341B1 (en) | System and method for covariance fidelity assessment | |
Musso et al. | Introducing the Laplace approximation in particle filtering | |
CN115544425A (zh) | 一种基于目标信噪比特征估计的鲁棒多目标跟踪方法 | |
CN105894029B (zh) | 一种基于费马点求解的自适应运动轨迹数据去噪方法 | |
CN107561506A (zh) | 一种多级虚警概率联合递推目标检测方法 | |
CN110031797B (zh) | 用于被动传感系统对具有非连续特性目标的检测跟踪方法 | |
CN107590509B (zh) | 基于最大期望近似的切尔诺夫融合方法 | |
CN108509989B (zh) | 基于高斯选控玻尔兹曼机的hrrp识别方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20210330 |