多普勒盲区下基于GM-CBMeMBer的多目标跟踪算法
2018-11-06,,,,
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(空军预警学院, 湖北武汉 430019)
0 引言
在机载多普勒雷达多目标跟踪(Multi-Target Tracking, MTT)过程中,多普勒盲区(Doppler Blind Zone, DBZ)的存在是不可回避的现实问题[1-3]。DBZ问题由传感器物理限制产生,当目标的径向速度小于最小可检测速度(Minimum Detectable Velocity, MDV)时,目标无法被传感器检测,这将导致目标漏检和航迹中断,严重影响跟踪性能[4]。
文献[5]提出了基于高斯混合(Gaussian Mixture, GM)的跟踪算法,它通过引入伪造量测来代表漏检,通过构造合适的状态依赖的检测概率,使其在DBZ里的检测概率值较低。然而,由此得到的高斯混合近似可能有负的权重,造成数值不稳定。文献[6]提出了“两伪造点”分配方法,其中,一个伪造量测代表对应检测概率小于1造成的漏检,另外一个额外的伪造量测代表由于DBZ引起的漏检。文献[7]基于二维分配方法,通过对来自同一目标的不同时间段航迹进行关联,提出了航迹段关联(Track Segment Association, TSA)方法。
然而,上述算法的实现涉及复杂的数据关联问题,实用性有待提高。作为一种可替代传统基于数据关联算法的方法,基于随机有限集(Random Finite Set, RFS)的多目标跟踪算法在解决DBZ问题中有着显著优势。其中,文献[8-9]分别将概率假设密度(Probability Hypothesis Density, PHD)和势化概率假设密度(Cardinalized PHD, CPHD)应用于DBZ条件下的地面动目标指示(Ground Moving Target Indicator, GMTI)跟踪。不同于PHD传递一阶矩、CPHD传递二阶矩和势分布,文献[10]提出的势平衡多目标多伯努利(Cardinality Balanced Multi-Target Multi-Bernoulli,CBMeMBer)滤波器通过传递多伯努利RFS来递推估计后验多目标概率密度。
CBMeMBer滤波器提供的“假设航迹”机制更有利于解决DBZ条件下的多目标跟踪问题,不过在CMeMBer框架下的相关研究还鲜有报道,所以本文在CBMeMBer滤波器中引入MDV和多普勒信息,并给出了其高斯混合执行,记为GM-CBMeMBer-D-MDV。……
