[发明专利]一种针对多帧检测前跟踪点迹序列的粒子滤波方法

权利要求书

1.一种针对多帧检测前跟踪点迹序列的粒子滤波方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1)变量初始化：

初始化总仿真时间K、一次检测前跟踪处理帧数N；检测前跟踪处理门限V_T、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n＝1,2,…,N、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N_s、x和y方向的距离范围[x_min,x_max]和[y_min,y_max]、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与第i个粒子状态在x和y方向位置和速度状态xki=[xki,x·ki,yki,y·ki]T,i=1,2,...,Ns[·]T]]>表示转置；

初始化粒子集初始化完成后，进入步骤4)；

步骤3)状态预测：

利用k-1时刻的粒子集对k时刻进行预测：得到预测粒子集是过程噪声协方差Q的过程噪声，F为目标状态转移矩阵；

当第i个粒子状态中元素大于其最大范围的，则将最大范围值赋值给该元素，并设置该粒子对应的权值置为0；

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，当k≤N，则从雷达接收机中读取第1,2,…,k帧回波数据；当第k次检测前跟踪处理中存在量测结果，则进入步骤5)，否则进入步骤7)；存在量测结果即表示量测结果超过门限；

步骤5)权值更新：

k≤N，则量测结果为zk-N+1,k-N+2,...,ktk=[zk-N+1tk,zk-N+2tk,...,zktk],]]>则更新粒子权值：

wki=P(z1N|x1i1)P(z2N|x2i2)...P(zkN|xk|k-1i),i=1,2,...,Ns;]]>

当k>N，量测结果为开始更新粒子权值：

wki=P(zk-N+1tk|xk-N+1ik-N+1)P(zk-N+2tk|xk-N+2ik-N+2)...P(zktk|xk|k-1i),i=1,2,...,Ns;]]>

表示最后一帧时刻为t_k的检测前跟踪处理得到的第l帧量测结果，表示对应父粒子的状态，当l≤k-1，用表示对应父粒子的状态；P表示

似然概率；

表示向下取整，H为观测矩阵，量测范围变量△_x和△_y的取值范围均为且△_x和△_y均不等于零；当γ＝1时似然概率的计算式中无中间项；

计算更新后的粒子权值和再对粒子权值归一化处理进入步骤6)

步骤6)对权值更新后的粒子集进行系统重采样；

6.1)初始化

6.2)对于所有i＝2,3,…,N_s，计算

6.3)产生随机数u₁，u₁服从范围内的均匀分布；

6.4)令i＝1，对于所有j＝1,2,…,N_s，执行计算：

当u_j>c_i，则更新i＝i+1，返回判断u_j>c_i是否成立，如果成立则继续更新i＝i+1，直至u_j≤c_i；再令并记录该粒子的父粒子i^j＝i；

重采样后的粒子集表示为进入步骤7)

步骤7)目标状态估计：

对所有重采样后的粒子状态加权平均得到第k时刻的目标状态估计结果；

步骤8)更新k＝k+1，当k≤K，返回步骤3)，否则N帧粒子滤波结束。

2.如权利要求1所述一种针对多帧检测前跟踪点迹序列的粒子滤波方法，其特征在于，初始化时间变量k＝1与第i个粒子状态在x和y方向位置和速度状态的具体方法为：

xki=xmin+(xmax-xmin)×rand(1),i=1,2,...,Ns]]>

x·ki=x·min+(x·max-x·min)×rand(1),i=1,2,...,Ns]]>

yki=ymin+(ymax-ymin)×rand(1),i=1,2,...,Ns]]>

y·ki=y·min+(y·max-y·min)×rand(1),i=1,2,...,Ns]]>

rand(1)表示按照均匀分布产生一个[0,1]区间上的随机数；

初始化第i个粒子权重的具体方法为为：