基于JVC的紧凑型地波雷达海上目标点迹-航迹最优关联方法

紧凑型地波雷达由于接收天线阵列孔径减小导致对海上目标的定位精度低,在多目标跟踪算法中采用序贯式的点迹-航迹关联方式易发生误关联导致航迹断裂、误跟踪等问题.对此,该文将多目标点迹-航迹关联转化为最优分配问题,提出一种基于JVC算法的多目标点迹-航迹最优关联方法.对于关联波门重叠区域内存在公共候选点迹的多条航迹,首先以雷达获取的目标多普勒速度、距离与方位角作为目标特征参数,利用最小代价函数确定公共候选点迹与所有航迹之间的相似度,得到关联代价矩阵;然后以总关联代价最小化作为优化准则,采用JVC算法求解得到最优的点迹-航迹关联结果.利用仿真与实测目标数据开展了点迹-航迹关联实验,并与序贯最近邻关联方法的关联结果进行了对比.实验结果表明:采用该文所提方法跟踪得到的航迹时长明显优于序贯最近邻关联方法的结果,解决了序贯式关联因关联错误导致的航迹断裂、误跟踪等问题,提高了航迹跟踪的连续性.     

地波雷达与自动识别系统目标点迹最优关联算法

为了提高海洋探测精度和范围,针对高频地波雷达(HFSWR)和自动识别系统(AIS)目标点迹的融合利用问题,该文提出一种基于JVC(Jonker-Volgenant-Castanon)的点迹分状态全局最优关联算法。首先,通过判断高频地波雷达和AIS点迹的径向速度,将点迹分为准静态目标和动态目标。接着,选取径向速度和点迹间的球面距离为特征参数,对不同状态下目标点迹分别进行径向速度和位置间球面距离粗关联。最后,使用相对距离比的平均值进行关联效果的评价,通过选择合适的关联门限参数,使用JVC算法实现高频地波雷达和AIS的点迹最优关联。实验结果表明:该算法在关联相同点迹对数的情况下,关联精度高于最近邻(NN)算法和Munkres关联法,关联用时少于最近邻算法和Munkres关联法。通过近3年内3组不同时刻实测目标点迹的验证,该算法可以满足关联的实用性和实时性要求。     

基于改进盖尔-沙普利算法的自动识别系统与双频地波雷达断裂航迹关联

高频地波雷达(HFSWR)可以实现大范围海上船只目标的连续探测,但是海杂波等干扰因素的影响容易造成跟踪航迹的断裂。目前关于地波雷达航迹关联的研究中,通常忽略了航迹断裂的情况,将航迹关联视为二分图匹配问题,这会导致可能将单一目标的断裂航迹判断为多个目标,从而引起目标的误关联。针对上述情况,该文结合模糊综合评判和迭代搜索算法,首次将盖尔-沙普利(GS)算法引入航迹关联领域,并且对其进行改进以满足航迹断裂时的多对多航迹关联情况,提出了改进的盖尔-沙普利(IGS)算法。在该算法中,通过计算航迹之间的模糊综合评判值来得到航迹之间的倾向度序列,再由迭代搜索对航迹进行聚类以获得航迹集群,最后将航迹集群及倾向度序列输入盖尔-沙普利算法来进行数轮博弈以给出关联结果。利用双频率高频地波雷达和船只自动识别系统(AIS)的仿真数据与实测数据进行实验测试,实验结果表明：所提出的算法解决了在航迹断裂情况下的多传感器航迹关联问题,且在密集区域的航迹关联效果优于传统算法。     

基于序贯修正灰关联度的全局最优航迹关联算法

航迹关联是分布式多传感器航迹融合的前提。针对融合中心无法获得目标状态估计协方差的情形,该文提出一种基于序贯修正灰关联度的全局最优航迹关联算法。该算法取消数据列的区间值化,对数据列指标绝对差进行序贯积累,对灰关联系数计算式进行可交换性修正,得到各传感器航迹间的序贯修正灰关联度,以此关联度为全局统计量进行全局最优的航迹关联判决。仿真结果表明,在密集平行编队、随机交叉目标和存在非共同观测目标环境下,该算法的性能和稳健性明显优于传统方法。     

多功能相控阵雷达点迹融合技术研究

相控阵雷达由于工作方式的多样性与波束的灵巧性,其点迹融合比常规情报雷达组网的融合更复杂。通过对相控阵雷达数据特性与控制特性的深入分析,提出了一种伪序贯交互多模型滤波点迹融合算法。该算法将按照一定的时间周期,统一处理时间间隔内的多雷达点迹,在获得与每条航迹相关的点迹后,将关联点迹按时间排序,凝聚时戳非常接近的点迹,然后序贯用于航迹的交互式滤波。最后,通过实际试飞试验,对算法进行了验证,结果表明,融合后航迹的稳定性和精度都得到了提高。     

基于特征辅助的灰色航迹关联方法

多雷达多目标航迹关联算法大多量测数据中因信息贫瘠的原因导致雷达目标航迹关联精确度较差、性能较低等一系列问题。基于灰色关联分析理论的航迹关联算法,分析研究了综合性线段Hausdorff距离(LHD)灰色关联方面的理论,并将其用在雷达航迹关联领域。通过仿真证明,该算法能够综合考虑航迹之间的距离远近度和2条航迹曲线的拟合度。特征辅助信息不仅可以用于数据关联,也可以用在航迹关联方面。提出基于目标特征辅助信息的序贯灰色关联算法,仿真证明该算法与传统灰色关联算法相比精确度较高,能够在工程实践中提高关联概率。     

机载雷达中断航关联算法

由于多普勒盲区、电磁干扰以及电子静默等原因,机载预警雷达会经常出现目标航迹中断的现象。针对传统中断航 迹关联算法航迹错误关联和漏关联的概率较高的缺点,文中提出基于先验信息的中断航迹关联算法,利用目标运动特征等先验信息进行粗关联,采用对数代价函数结合二维最优分配实现中断航迹关联,并通过多项式拟合连接关联成功的航迹。仿真实验表明,该算法关联性能比传统算法有显著提高。     

Hough变换与数据融合

提出了一种基于Hough变换数据关联方法,这种数据关联方法既可用于各种目标跟踪算法的初始化,也可用于雷达情报数据自动处理.其主要思想是将直角坐标系下的情报点迹在Hough变换下映射到参数空间,在参数空间进行聚类,从而实现直角坐标系下按不同目标的点迹聚类,经过数据融合,最终得到目标航迹.     

多传感器融合多目标跟踪中的序贯航迹关联算法

对于分布式多传感器融合多目标跟踪系统,提出一种序贯处理的航迹关联融合算法。为实现杂波干扰环境中对密集多目标的精确跟踪,航迹关联采用了粗、精关联相结合的方法,最小均方误差法用于实现航迹融合。序贯处理的航迹关联融合算法在保证航迹关联正确的同时,大大降低了计算量。仿真实验结果说明了本文方法的有效性。     

红外传感器在点迹/航迹关联中的应用

点迹／航迹关联是多传感器数据融合系统的关键问题，为提高关联的正确率，把红外传感器方位数据与雷达数据进行关联，通过红外高精度的角度测量和雷达高精度的距离测量的融合，减小系统融合航迹同真实航迹间的误差，给出对目标航迹的精确状态估计，分别讨论了雷达数据的航迹关联算法和雷达／红外数据的航迹关联算法，并进行了仿真性能比较和分析。     

Evolutionary algorithm for data association and IMM-based target tracking in IR image sequences

Simultaneous tracking of multiple maneuvering and non-maneuvering targets in the presence of dense clutter and in the absence of any a priori information about target dynamics is a challenging problem. A successful solution to this problem is to assign an observation to track for state update known as data association. In this paper, we have investigated tracking algorithms based on interacting multiple model to track an arbitrary trajectory in the presence of dense clutter. The novelty of the proposed tracking algorithms is the use of genetic algorithm for data association, i.e., observation to track fusion. For data association, we examined two novel approaches: (i) first approach was based on nearest neighbor approach and (ii) second approach used all observations to update target state by calculating the assignment weights for each validated observation and for a given target. Munkres’ optimal data association, most widely used algorithm, is based on nearest neighbor approach. First approach provides an alternative to Munkres’ optimal data association method with much reduced computational complexity while second one overcomes the uncertainty about an observation’s source. Extensive simulation results demonstrate the effectiveness of the proposed approaches for real-time tracking in infrared image sequences.     

基于最大置信度的多目标检测算法

针对混合运动模式下目标数量及目标运动速度范围等多项先验信息缺乏状况下的复杂航迹起始问题,提出一种基于最大置信度的多目标检测算法。该算法借鉴动态规划技术中的能量积累思想,并充分利用了传感器信号强度信息。在粗起始阶段利用扩展搜索算法生成候选航迹,并利用模型粗匹配的方法将候选航迹大致分为直线运动及曲线运动两种类型。在航迹确认阶段,采用基于信号强度信息的概率多假设跟踪算法,通过计算最优状态估计值获得量测点属于某一目标的最大置信度,并依据最大置信度确认目标量测。仿真实验结果表明,该方法实时性强,不仅能对多目标航迹准确起始,也可以有效避免概率多假设跟踪算法由于初值质量差而导致的错误跟踪现象。      

应用K-means聚类的分布式多传感器航迹关联算法

针对分布式多传感器航迹关联的特点,考虑采用K-means聚类的航迹关联算法。将来自各传感器的局部航迹与系统航迹进行关联,并将系统航迹作为初始聚类中心,避免了K-means算法本身依赖初始值的缺陷;提出将系统航迹与局部航迹的欧式距离以及其状态向量在1范数下的距离之和作为相似度测度;设定距离门限值,减少了极端数据对聚类结果的影响,并增加多义性处理。蒙特卡洛仿真实验表明,该算法在目标密集并且目标有交叉的情况下能以较小的代价得到较高的平均正确关联率。同时,该算法克服了最近邻域法的局部最优特性和关联正确率高度依赖特征阈值等局限性。     

最近邻联合概率数据关联算法在舰载雷达跟踪中的应用

舰载雷达的工作环境海杂波多,导致雷达在跟踪时可能关联上杂波。针对这个特点,本文应用最近邻联合概率数据关联(NJPDA)算法作为舰载雷达目标跟踪的数据关联算法,这个算法可以解决密集目标的正确跟踪问题。仿真结果理想,仿真场景设为目标相交、目标平行、有杂波时均可正确跟踪。     

基于多维指派算法的被动多目标跟踪方案

该文针对无源测向交叉定位系统提出了基于多维指派算法的被动多目标跟踪方案。该方案是将三维空间的基准线最小代价算法与动态2D指派算法相结合。该方案的特点是:三维空间的基准线最小代价算法是一种快速数据关联算法,它能够快速削减候选关联集合并简化关联代价的计算,完成航迹起始任务;动态2D指派算法则能够简单而准确地实现观测与航迹的关联。仿真结果证明该方案可以有效地完成无源测向交叉定位系统中的多目标跟踪任务。     

人体快转向运动自适应卡尔曼跟踪算法

穿墙雷达对人体目标进行跟踪探测面临一系列技术难点,包括墙体反射产生的虚警、射频干扰、定位误差和目标丢失等。针对上述问题,文中基于多目标数据关联和自适应的卡尔曼滤波算法,提出一种适用于穿墙雷达探测的快转向运 动人体轨迹跟踪综合处理算法,重点解决快转向运动人体目标的跟踪及多运动人体目标的轨迹交叉等问题。实验结果验证了该算法具有虚警较少、轨迹平滑、计算量小、易于工程实现、定位误差可减小50% 等优点。对于反向运动的人体目标, 算法也可进行有效跟踪。     

基于可行性矩阵遍历的重叠多目标角轨迹关联算法

目标角轨迹关联旨在将隶属于同一目标的不同传感器测量的角轨迹正确匹配在一起,角轨迹关联问题是天基光学监视系统的核心难点问题之一,其性能直接决定了天基光学监视系统的目标跟踪性能。在密集多目标场景下,受光学传感器像元分辨率、光学系统点扩散效应、目标相互遮挡等影响,容易发生目标重叠而不可分辨的现象。现行多目标角轨迹关联方法是基于一个目标产生一条角轨迹的假设前提,在重叠多目标情况下关联性能大大降低。针对此类问题,本文提出了基于可行性矩阵遍历的目标角轨迹关联算法。该算法以倾角差为统计量,遍历各种可能的关联分配,并计算每一个可能的关联分配概率,最后基于贝叶斯准则计算得到最终的关联结果。仿真实验表明,该算法能有效处理目标相互遮挡、目标未分辨等导致的多个目标共用一条角轨迹的情况,具有更好的复杂多目标场景适应性。