[发明专利]一种静止传感器平台的多目标联合分配与跟踪方法

权利要求书

1.一种静止传感器平台的多目标联合分配与跟踪方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

步骤1. 系统建模；

步骤1.1给出线性多传感器多目标系统，如下：

其中，是目标状态向量，，分别为时刻目标在直角坐标平面上的轴和轴上的坐标，分别为时刻目标在直角坐标平面上的轴和轴方向上的速度，是目标状态转移矩阵，是噪声矩阵，是系统量测，是观测矩阵；分别为过程噪声和量测噪声，服从标准的高斯分布；是选择传感器编号的参数，取值范围为，表示总的传感器个数；表示传感器的运动状态，，分别为时刻传感器在直角坐标平面上的轴和轴上的坐标，分别为时刻传感器在直角坐标平面上的 /* MERGEFORMAT 轴和 /* MERGEFORMAT 轴方向上的速度；

步骤1.2确定给定传感器的线性误差模型为：

/* MERGEFORMAT 

其中， /* MERGEFORMAT 表示目标 /* MERGEFORMAT 与传感器 /* MERGEFORMAT 之间的距离， /* MERGEFORMAT 是一个距离常数， /* MERGEFORMAT 是一个常协方差阵， /* MERGEFORMAT 采用目标的预测状态和传感器状态之间的距离，即

/* MERGEFORMAT 

其中，是第个目标的预测状态和是第传感器状态；

步骤1.3引入一个传感器功耗 /* MERGEFORMAT 性能指标来综合描述精度和使用费用，如下所示：

/* MERGEFORMAT 

其中， /* MERGEFORMAT 为传感器 /* MERGEFORMAT 观测目标 /* MERGEFORMAT 的使用功耗，包括两部分：估计误差协方差矩阵迹 /* MERGEFORMAT 和传感器 /* MERGEFORMAT 的使用费用 /* MERGEFORMAT ； /* MERGEFORMAT 为折算系数， /* MERGEFORMAT 为重要性系数；

步骤2. 功耗及其参数计算；

步骤2.1 估计精度计算；

针对使用功耗中的第一项 /* MERGEFORMAT ，给定如下：

/* MERGEFORMAT 

其中， /* MERGEFORMAT 为矩阵的迹， /* MERGEFORMAT 为采用第 /* MERGEFORMAT 个传感器观测第 /* MERGEFORMAT 个目标时的误差协方差阵，求法如下：

/* MERGEFORMAT 

/* MERGEFORMAT 

/* MERGEFORMAT 

/* MERGEFORMAT 

/* MERGEFORMAT 

其中， /* MERGEFORMAT 是 /* MERGEFORMAT 时刻选择传感器 /* MERGEFORMAT 后的误差协方差阵， /* MERGEFORMAT 是 /* MERGEFORMAT 时刻传感器 /* MERGEFORMAT 被选择后的一步预测误差协方差阵， /* MERGEFORMAT 为 /* MERGEFORMAT 时刻第 /* MERGEFORMAT 个传感器观测第 /* MERGEFORMAT 个目标时的滤波增益矩阵， /* MERGEFORMAT 是对应的单位矩阵， /* MERGEFORMAT 为 /* MERGEFORMAT 时刻第 /* MERGEFORMAT 个传感器观测第 /* MERGEFORMAT 个目标时的测量残余协方差阵， /* MERGEFORMAT 为 /* MERGEFORMAT 时刻的过程噪声协方差阵；

步骤2.2 功耗系数和传感器费用选择；

取 /* MERGEFORMAT ，折算系数 /* MERGEFORMAT 取值如下：

/* MERGEFORMAT ， /* MERGEFORMAT 

其中， /* MERGEFORMAT 表示标准差计算；

步骤3. 问题优化；

步骤3.1 在获得性能指标之后，接下来就是考虑哪些传感器观测目标，并进一步获取目标量测；为此，给出如下传感器选择优化问题

/* MERGEFORMAT 

其中 /* MERGEFORMAT 表示多传感器多目标系统总的目标费用， /* MERGEFORMAT 表示选择变量，表示选择传感器 /* MERGEFORMAT 观测目标,采用匈牙利方法可以解决该分配问题；

步骤4. 量测关联过程；

依据如上优化问题获取目标量测之后，接下来需要考虑量测关联问题，采用多传感器-多假设跟踪方法关联目标，这里主要计算多传感器-假设概率；

步骤4.1 多传感器-多目标系统；

在多传感器条件下，引入多传感器量测分配集：

/* MERGEFORMAT 

该分配集描述了各个量测来自于那个传感器或者杂波，集合元素变量取值范围为，各个变量定义如下：

/* MERGEFORMAT 

其中；

多传感器MHT假设概率公式为：

/* MERGEFORMAT 

其中，其中是第条假设，是累计量测，每个时刻量测包含目标量测和杂波量测，是第步的第条假设；假设新出现的目标量测和杂波量测分别服从强度为和的泊松分布，假设概率与量测分配集没有关系，是由于假设集和传感器选择之间是独立的；

步骤4.2 多传感器多假设概率计算；

根据多传感器目标量测和杂波量测的泊松分布假设，多传感器MHT概率公式如下：

/* MERGEFORMAT 

其中，其中分别是新目标（航迹），杂波量测个数；表示事件量测来自于目标，表示检测到目标航迹，表示目标航迹被删除， 分别是目标的检测概率和终止概率；表示第个目标的目标传感器量测的目标强度，表示第个量测对应的传感器量测的杂波强度，同MHT方法类似，选择多传感器假设概率最大的量测假设估计各个目标的状态。