[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

摘要

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。

主权项

1.一种基于锦标赛选择的双层粒子滤波检测前跟踪方法，其特征在于包括以下步骤：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(m,n,p)中的量测，R为雷达总数目，m,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；步骤3.3、采用系统重采样方法获得k时刻的跟踪粒子群P_i,k＝{p_1,i,k,p_2,i,k…p_N,i,k}；步骤3.4、计算目标f_i,k的检测概率pb，判断pb是否小于发现目标阈值Myu，若是则认为该目标为虚假目标，从目标跟踪集Taxe中将目标删除，并删除跟踪粒子群P_i,k，反之则认为该目标存在，获得目标状态估计即为目标的下一时刻状态；pb＝m/N  式(4)其中m为存在变量E_i,j＝1的粒子数；步骤3.5、跟踪目标集为Taxe中的每个目标f_i,k‑1更新为f_i,k，最终获得k时刻的跟踪目标集Taxe；步骤4、对k时刻新目标进行探测，产生探测粒子群用于探测新目标，探测到的新目标输入到检测目标集Daxe中获得检测目标集和检测目标粒子群其中h为检测目标集中的目标，具体是：步骤4.1、探测粒子群中每个粒子进行状态转移，获得每个粒子的状态变量为和存在变量E_h,j，其中x_h,j,y_h,j为粒子的x,y方向的位置，为粒子x,y方向的速度；步骤4.2、计算第j个粒子与检测目标集Daxe和跟踪目标集Taxe中各个目标q之间的距离见公式(5)；若＜粒子距离目标阈值Jyu则第j个粒子权重重置为1，转入步骤4.4，否则进入步骤4.3；其中x_h,j,y_h,j为第j个粒子的x,y方向的位置，x_q,y_q为检测目标集或跟踪目标集中目标q的x,y方向的位置；步骤4.3、计算探测粒子群中每个粒子的多雷达权值并进行融合，同步骤3.2；步骤4.4、采用锦标赛选择方法对探测粒子群进行筛选，具体是：步骤4.4.1、随机从探测粒子群中选出Xz个粒子，选出Xz个粒子中粒子权重最大的进入步骤4.4.2；步骤4.4.2、判断其粒子权重是否大于筛选粒子权重阈值Syu，若是则认为该粒子为优质粒子，进入子代种群，否则不计入子代种群，尽可能多的选取到优质粒子；重复步骤4.4.1～4.4.2，直到子代种群粒子数重新达到N，获得更新的探测粒子群步骤4.5、根据公式(4)计算探测粒子的检测概率pb，判断pb是否小于发现目标阈值Myu，若是则转到步骤5，若否则认为探测到新目标，计算该目标的状态估计进入步骤4.6；步骤4.6、判断k‑1时刻的跟踪目标集Taxe是否为空，若是则转到步骤5，若否则继续判断该新目标是否为k‑1时刻的跟踪目标集Taxe中已发现的目标；步骤5、将k时刻检测目标集Daxe加入k时刻跟踪目标集Taxe，得到更新后的k时刻跟踪目标集Taxe＝{f_1,k,f_2,k,…f_mk+nk}，检测粒子群更新为跟踪粒子群P_i,k。