[发明专利]一种并行计算粒子概率假设密度滤波多目标跟踪方法

摘要

本发明公开一种并行计算粒子概率假设密度滤波多目标跟踪方法。针对传统粒子概率假设密度滤波无法实现完全并行计算、实时性差的问题，采用多核处理器实现从重要性采样到状态估计阶段所有过程的并行计算，从而提高多目标跟踪的实时性。每个并行处理单元得到初始化粒子后独立进行重要性采样、权值计算归一化、重采样和局部估计，但保留和记录了重采样后的粒子在重采样前的局部权值，中央处理单元根据这些保留的局部权值计算各个并行单元参与状态估计的粒子权重比，根据此权重比加权融合局部估计值得到最终的多目标状态全局估计。本发明通过并行计算提高多目标跟踪的实时性，具有良好的应用前景。

主权项

1.一种并行计算粒子概率假设密度滤波多目标跟踪方法，具体步骤为：步骤一，处理器并行任务分配：由多核处理器承担并行粒子概率假设密度滤波多目标跟踪的计算任务，将多核处理器分为1个中央处理单元(CU，Central Unit)和P个处理单元(PE，Processing Element)；步骤二，初始化：CU将初始化的或者上一轮迭代的L个粒子平均分配给P个PE，每个PE独立处理L/P个粒子，CU输入所有观测信息并送给PE；步骤三，产生重要性密度函数：每个PE独立并行计算重要性采样密度函数，重新产生采样粒子，新检测目标对应的新生粒子则由CU采样；步骤四，权值计算并局部归一化：PE对采样粒子计算权值，记录PE单元内所有粒子的局部权值及局部权值之和并对每个PE单元内的粒子进行局部权值归一化，新生粒子由CU计算权值并在CU单元内局部归一化，并记录单元内每个粒子的局部权值及局部权值之和L_k为与检测到新目标个数成一定比例的新生粒子数，此时所有粒子组成的粒子集可记录为其中为局部归一化权值，为该粒子局部权值，i为粒子编号，j为PE和CU编号，对PE编号i＝1,…,L/P且j＝1,…,P，对CU编号i＝1,…,L_k且j＝P+1；步骤五，重采样：PE和CU在各自单元内，对自己单元内的粒子根据归一化权值进行局部重采样，并更新归一化权值。此时所有粒子组成的粒子集可记录为其中为重采样后更新的局部归一化权值，由于重采样后的粒子仍然来自采样粒子x^(j)(i)，所以保留并记录了该粒子重采样前的局部权值重采样中被丢弃的粒子其权值同样被丢弃；步骤六，局部估计：PE和CU根据各自单元内的粒子输出各自的局部状态估计值，即后验概率假设密度函数D^(j)(j＝1,…,P+1)，并计算各单元内粒子重采样前的局部权值之和步骤七，全局估计：PE将各单元的局部状态估计值D^(j)及重采样前的局部粒子权值之和送给CU，CU估算出每个并行处理单元参与运算的粒子的权重比根据此权重比加权融合PE和CU各自的局部状态估计值，得到最终的后验概率假设密度函数目标数目估计则为