[发明专利]一种基于锦标赛选择的双层粒子滤波检测前跟踪方法

说明书

本发明公开了一种基于锦标赛选择的双层粒子滤波检测前跟踪方法。该发明采用双层粒子滤波结构分别实现目标检测和跟踪，其中在目标检测过程中使用锦标赛选择法对粒子进行采样，能够同时选取多个权重相差较大的粒子，从而在每一轮检测中能够检测到多个信噪比相差较大的目标，节省了循环检测目标的时间，提高了算法的检测概率和精度。

技术领域

本发明属于雷达检测前跟踪技术领域，涉及多目标粒子滤波检测前跟踪技术领域，具体涉及一种基于锦标赛选择的双层粒子滤波检测前跟踪方法。

背景技术

在雷达面对低信噪比多目标的复杂环境中，由于目标信号强度较低或者噪声强度较高，目标信号容易被环境噪声掩盖，因而很难选取合适的门限来区分目标与周围噪声。检测前跟踪技术(TBD)是对目标运动信息数据进行长期能量积累，使用原始或低门限的传感器原始观测数据，可以在检测前使用所有随时间积累完成的信息进行分析，因而，更适合于在复杂环境下弱目标的检测与跟踪处理。常应用于雷达检测跟踪的TBD实现方法有Hough变换、动态规划和粒子滤波等。

其中基于粒子滤波方法的检测前跟踪方法(PF-TBD)是一种常用的TBD技术，它是在于蒙特卡洛实验的基础上实现递归的贝叶斯滤波。理论上该方法可以应用于非线性和非高斯的系统，其精度接近于最优估计，能够实现检测和跟踪目标。

PF-TBD中常用的重采样算法如系统重采样是对某一较大粒子的单一复制。当多个目标的信噪比差距较大时，可能会导致信噪比较低的目标被漏检。针对以上情况，本发明在双层粒子滤波检测前跟踪算法的目标检测环节，引入锦标赛选择粒子过程，每次选取一定个数的优质粒子进入子代粒子群，重复该操作直到子代粒子群重新达到原种群个数，从而尽可能多的选择到更多的优质粒子，提高重采样到的粒子的多样性，保证多个目标的同时检测，进而节省了循环检测目标的时间，提高目标检测概率和跟踪精度。

发明内容

本发明考虑对远距离多个信噪比相差较大目标检测跟踪问题中信噪比较低目标的漏检或虚警问题，提出了一种基于锦标赛选择的双层粒子滤波检测前跟踪方法。

本发明方法的具体步骤是：

步骤1、假设k时刻多个雷达的探测区内的目标个数未知，雷达的扫描周期为T，每部雷达对粒子产生一个量测。

步骤2、获取多个雷达的第k时刻量测其中，r为雷达数，表示第r个雷达的第k时刻回波数据的量测单元(y,n,p)中的量测， R为雷达总数目，y、n、p分别表示距离单元、多普勒单元以及方位单元；

步骤3、对k-1时刻的跟踪目标集Taxe＝{f_1,k-1，,f_2,k-1...f_m,k-1}中的每个目标进行跟踪，每个目标f_i,k-1均拥有一个跟踪粒子群P_i,k-1＝{p_1,i,k-1,p_2,i,k-1...p_N,i,k-1}，其中p_N,i,k-1代表第N个k-1时刻目标f_i的粒子，对目标f_i,k-1的跟踪过程如下：

步骤3.1、跟踪粒子群P_i,k-1＝{p_1,i,k-1,p_2,i,k-1...p_N,i,k-1}中的每个粒子进行状态转移，获得每个粒子的状态变量和存在变量E_i,j,其中x_i,j，y_i,j代表粒子x,y方向的位置，代表粒子x,y方向的速度；

步骤3.2、计算跟踪粒子群中每个粒子的多雷达权值并进行融合，具体是：

1)计算跟踪粒子群中每个粒子的权重，见公式(1)：