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一種新型多雷達(dá)多目標(biāo)粒子濾波檢測(cè)前跟蹤算法

2021年電子技術(shù)應(yīng)用第1期

潘凱，陳霄

杭州電子科技大學(xué) 通信信息傳輸融合技術(shù)國(guó)防重點(diǎn)學(xué)科實(shí)驗(yàn)室，浙江杭州310018

摘要： 針對(duì)多雷達(dá)多目標(biāo)檢測(cè)跟蹤中，當(dāng)目標(biāo)間距較近時(shí)，易出現(xiàn)的目標(biāo)點(diǎn)跡偏移問題，提出了一種新型多雷達(dá)多目標(biāo)粒子濾波檢測(cè)前跟蹤算法(NM-PF-TBD)。算法采用雙層粒子濾波結(jié)構(gòu)，在目標(biāo)跟蹤層中對(duì)某一目標(biāo)跟蹤時(shí)，首先基于上周期其他目標(biāo)點(diǎn)跡，重新計(jì)算傳感器探測(cè)信息，其次，基于修正后的傳感器探測(cè)信息計(jì)算粒子權(quán)值，然后，基于粒子群中不同權(quán)重粒子的分布情況，刪除有害粒子，補(bǔ)充有益粒子，避免重采樣后的跟蹤粒子群中心偏移，從而保證目標(biāo)點(diǎn)跡不發(fā)生偏移。仿真結(jié)果表明,與其他算法相比，本文所提算法能夠在遠(yuǎn)距離觀測(cè)多個(gè)較近目標(biāo)時(shí)，準(zhǔn)確關(guān)聯(lián)目標(biāo)點(diǎn)跡，提高目標(biāo)精度。

關(guān)鍵詞： 粒子濾波檢測(cè)前跟蹤多目標(biāo) 遠(yuǎn)距離回波信號(hào)

中圖分類號(hào)： TN95
文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200585
中文引用格式： 潘凱，陳霄. 一種新型多雷達(dá)多目標(biāo)粒子濾波檢測(cè)前跟蹤算法[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2021，47(1)：108-112.
英文引用格式： Pan Kai，Chen Xiao. A new type of multi-radar multi-target particle filter tracking before detection algorithm[J]. Application of Electronic Technique，2021，47(1)：108-112.

A new type of multi-radar multi-target particle filter tracking before detection algorithm

Pan Kai，Chen Xiao

National Defense Key Discipline Laboratory of Communication and Information Transmission and Fusion Technology, Hangzhou Dianzi University，Hangzhou 310018，China

Abstract： Aiming at the problem of target track offset that easily occurs in multi-radar multi-target detection and tracking when the target distance is close, this paper proposes a new type of multi-radar multi-target particle filter tracking before detection algorithm(NM-PF-TBD). The algorithm uses a two-layer particle filter structure. When tracking a target in the target tracking layer, the sensor detection information is recalculated based on other target points in the previous cycle. Secondly, the particle weight is calculated based on the corrected sensor detection information, and then. Based on the distribution of particles with different weights in the particle swarm, it deletes harmful particles, supplements beneficial particles, and avoids the shift of the center of the tracking particle swarm after re-sampling, so as to ensure that the target point trace does not shift. Simulation results show that, compared with other algorithms, the algorithm proposed in this paper can accurately correlate target traces and improve target accuracy when observing multiple closer targets at a long distance.

Key words : particle filter；track-before-detect；multiple target；long distance；echo signal

0 引言

基于粒子濾波的檢測(cè)前跟蹤方法(Particle Filter Track-Before-Detect，PF-TBD)是一種常用的檢測(cè)前跟蹤算法，是一種基于蒙特卡洛實(shí)驗(yàn)的遞歸貝葉斯濾波算法^[1-2]。由于該算法不受系統(tǒng)是否線性的條件限制，不僅能夠有效解決目標(biāo)檢測(cè)跟蹤中存在的線性高斯問題^[3]，而且對(duì)于非線性、非高斯問題^[4-6]，近年來，隨著多傳感器網(wǎng)絡(luò)的廣泛應(yīng)用，研究者們將PF-TBD算法用于多傳感器對(duì)多個(gè)距離較近目標(biāo)的檢測(cè)跟蹤問題，并取得了很多研究成果。文獻(xiàn)[7]提出了多目標(biāo)粒子濾波PSFIP雙層算法，該算法用于目標(biāo)距離較近的多目標(biāo)跟蹤，比IP雙層算法有更好跟蹤能力，其估計(jì)目標(biāo)數(shù)目也相對(duì)準(zhǔn)確。文獻(xiàn)[8]提出了基于并行分區(qū)狀態(tài)采樣的粒子濾波改進(jìn)算法，該算法用于目標(biāo)臨近條件下的多目標(biāo)跟蹤，降低了目標(biāo)相互鄰近時(shí)的干擾，提高了跟蹤精度。

盡管研究者們?nèi)〉昧撕芏喑晒?，但是多?shù)成果主要用于目標(biāo)距離傳感器較近的檢測(cè)跟蹤問題，利用目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)信息差異進(jìn)行目標(biāo)點(diǎn)跡的區(qū)分。而當(dāng)目標(biāo)距離傳感器較遠(yuǎn)且目標(biāo)運(yùn)動(dòng)信息差異不大時(shí)，由于一個(gè)目標(biāo)的粒子群跟蹤范圍內(nèi)包括多個(gè)目標(biāo)的探測(cè)信息，可能引起該粒子群中邊緣粒子權(quán)重異常增大，進(jìn)而導(dǎo)致目標(biāo)點(diǎn)跡偏移，甚至錯(cuò)誤關(guān)聯(lián)至其他較近目標(biāo)的航跡。

針對(duì)此類問題，本文提出了一種新型多雷達(dá)多目標(biāo)雙粒子濾波檢測(cè)前跟蹤算法(A New Type of Multi-radar Multi-target Tracking Before Detection Algorithm，NM-PF-TBD)，該算法在目標(biāo)跟蹤層中對(duì)某一目標(biāo)進(jìn)行跟蹤時(shí)，通過傳感器探測(cè)信息修正和目標(biāo)跟蹤粒子群修正，避免重采樣后的跟蹤粒子群中心偏移，從而降低了目標(biāo)跟蹤點(diǎn)跡發(fā)生偏移概率。

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作者信息:

潘凱，陳霄

(杭州電子科技大學(xué) 通信信息傳輸融合技術(shù)國(guó)防重點(diǎn)學(xué)科實(shí)驗(yàn)室，浙江杭州310018)

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