密集雜波環(huán)境下的航跡起始.ppt

密集雜波環(huán)境下的航跡起始 10S005103趙能龍 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 航跡起始算法 航跡起始是目標(biāo)跟蹤的第一步 它是建立目標(biāo)檔案的決策方法 主要包括暫時(shí)航跡形成和軌跡確定兩個(gè)方面 現(xiàn)有的航跡起始方法可以分為順序處理技術(shù)和批處理技術(shù) 通常順序處理技術(shù)適用于在相對比較弱雜波背景中的起始目標(biāo)的航跡 包括直觀法 邏輯法 在工程實(shí)踐中使用比較多 批數(shù)據(jù)處理技術(shù)對于起始強(qiáng)雜波環(huán)境下的航跡有很好的效果 包括hough變換法 修正的hough變換法和基于hough變換和邏輯的航跡起始法 但是使用批數(shù)據(jù)處理技術(shù)的代價(jià)是將增加計(jì)算負(fù)擔(dān) 直觀法 假設(shè)ri i 1 2 3 N 為N次連續(xù)掃描獲得的位置觀測值 如果N次掃描中有M次滿足以下條件 就認(rèn)為應(yīng)該起始一條航跡 1 測得的或者是估計(jì)的速度大于某個(gè)最小值Vmin而小于某個(gè)最大值Vmax 這種速度規(guī)則形成相關(guān)波門 特別適合于第一次掃描得到的和后繼的掃描的自由量測 2 測得的或者是估計(jì)的加速度的絕對值小于最大的加速度amax 如果存在不止一個(gè)回波 則選加速度最小的那個(gè)回波來形成航跡 直觀法 3 為了減少形成虛假航跡的可能性 直觀法航跡起始還追加了選用一種角度限制的規(guī)則 令為矢量和之間的夾角 有角度限制可以簡單的表示為 式中的 而當(dāng)就是角度不受限制的情況 量測噪聲以及目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)特性直接影響著的選取 實(shí)際應(yīng)用中 為了保證以很高的概率起始目標(biāo)航跡 一般選取較大的值 1 用第一次掃描得到的量測為航跡頭建立門限 用速度法建立初始相關(guān)波門 對落入波門的第二次掃描量測均建立可能航跡 2 對每個(gè)可能的航跡外推 以外推點(diǎn)為中心 第三次掃描量測落入后繼相關(guān)波門離外推點(diǎn)最近的給予關(guān)聯(lián) 邏輯法 3 若后繼相關(guān)波門中沒有有效量測 則撤銷可能航跡 或用加速度限制擴(kuò)大相關(guān)波門考察第三次掃描量測是否落入其中 4 繼續(xù)以上步驟 直到形成穩(wěn)定航跡 5 歷次掃描中 未落入相關(guān)波門參與判別的量測 自由量測 均作為新的航跡頭 重新起始 邏輯法 Hough變換法 Hough變換最早用于圖像處理中 是檢測圖像空間中圖像特性的一種基本方法 主要用于檢測圖像中的直線 由于可以將雷達(dá)多次掃描的數(shù)據(jù)看做是一幅圖像 因此hough變換可以用于檢測直線航跡 現(xiàn)在hough變換以廣泛應(yīng)用于多傳感器航跡起始和檢測低可觀測目標(biāo)的重要方法 Hough變換時(shí)將笛卡爾坐標(biāo)系中的觀測數(shù)據(jù)變換到參數(shù)空間中的坐標(biāo) 即 式中 對于一條直線上的點(diǎn) 必有兩個(gè)唯一的參數(shù)滿足也就是說 笛卡爾坐標(biāo)系空間中的一條直線可以通過從原點(diǎn)到這條直線的距離和與x軸的夾角來定義 Hough變換法 為了能在參數(shù)空間中將目標(biāo)檢測出來 需要將參數(shù)空間離散的分解為若干個(gè)小方格 通過檢測3 D直方圖中的峰值來判斷公共的交點(diǎn) 每個(gè)方格中心為 為參數(shù)theta的分割段數(shù) 為參數(shù)p的分割段數(shù) 多次掃描后 對于直線運(yùn)動(dòng)目標(biāo)而言 在某一個(gè)對應(yīng)的單元格內(nèi)的點(diǎn)數(shù)會得到積累 當(dāng)積累的數(shù)目超過一定的門限時(shí) 就可以宣布檢測到了一條航跡 Hough變換法 Hough變換法 n p 150delta theta 3 Hough變換中的參量空間單元格長度的選擇至關(guān)重要 Hough變換法 實(shí)驗(yàn)仿真 雜波產(chǎn)生方法 每個(gè)周期的雜波個(gè)數(shù)數(shù)按照泊松分布產(chǎn)生的 即給定參數(shù) 首先產(chǎn)生 0 1 上的隨機(jī)數(shù)r 然后按照下式確定J J即為要產(chǎn)生的雜波個(gè)數(shù) 確定J以后 每個(gè)周期的J個(gè)雜波按照均勻分布隨機(jī)分布在雷達(dá)的探測區(qū)域內(nèi) 目標(biāo)數(shù) 5初始位置 21 90 35 20 55 50 85 90 75 40 速度500m s 方位角150 45 30 180 90采樣次數(shù)4 采樣周期5s雷達(dá)威力區(qū)域簡化為橫向 ab 縱向 cd 實(shí)驗(yàn)仿真 性能評價(jià)指標(biāo) 1 虛假航跡起始率 式中N為monte karlo仿真次數(shù) fi為在第i次仿真中起始的虛假航跡數(shù) ni為在第i次起始航跡總數(shù) 2 目標(biāo)t正確起始概率 式中l(wèi)it代表第i次仿真實(shí)驗(yàn)中目標(biāo)航跡t是否被正確起始 實(shí)驗(yàn)仿真 Lambda 50四個(gè)掃描周期的雜波點(diǎn)與真實(shí)點(diǎn)態(tài)勢圖 直觀法