航迹跟踪中扁平型多假设关联处理方法
【技术领域】
[0001]本发明一般涉及复杂场景目标跟踪领域数据关联处理，特别在进行复杂场景多目标跟踪过程中，依靠常规的最近邻、全域最近邻、概率互联等关联方法处理无法解决的情况下，采用多假设航迹关联的时候。通常多假设航迹关联时，建立航迹假设关联树，在复杂情况下关联树会出现几何速度增长，给关联维护实施过程带来计算困难，本发明给出了一种有效多假设航迹关联处理改进方法，在有效解决航迹关联的准确性前提下，降低多假设关联处理的复杂度，避免出现关联树几何增长的情况。
【背景技术】
[0002]在现有的各类情报处理系统中，通过各类传感器探测空中、地面的移动目标，通过信息处理系统为目标建立有效的航迹维护系统，在处理过程中，由于受到各类干扰及传感器探测等原因，在实现传感器目标测量报告与维护航迹之间存在多种关联方式，针对观测场景负责程度的不同，常见的测量报告与维护航迹之间的关联方法包括最近邻关联、全域最近邻关联、多假设关联、概率数据关联等，每种关联算法都有其适应的场景和优缺点。常规多假设关联的处理是将位于维护航迹的预测关联门的多个测量报告均作为该航迹可能的关联对象，建立一对多的关联假设，并且在后续测量报告周期中，每个关联假设又会出现多个关联假设，复杂场景下，很快会出现几何膨胀的多假设关联树，如图1所示。
[0003]T2时刻有3个测量报告位于该航迹的关联门限内，按照多假设关联规则，建立3个关联建设，图中虚线标注连接到测量报告1、2、3的情况，到T3时刻时，对上述3个假设关联，又分别出现测量报告4-10的多个关联假设，即经过T3、T4两个时刻，就出现了 7个假设关联，在航迹选择和维护中复杂度非常大。而在实际处理中，通常还有人采用限制假设树过快增长的情况，即限制Τ3时刻三个假设扩展情况，只允许在Τ3时刻保留原有的假设，这种限制只是降低了维护的复杂度，但对航迹关联的准确性方面，造成了一定的损失，有可能出现误关联情况发生。
[0004]本发明针对图1所示的这种几何增长的多假设树形关联结构进行了改进，提出一种扁平型维护的多假设关联方法，并对每个假设根据后续假设扩展情况，设定不同的权值，在后续处理中可以根据权值的大小进行假设的选择，在保证关联准确性的情况下，有效降低了多假设关联的复杂度。
【发明内容】
[0005]本发明主要涉及复杂场景下传感器测量报告与维护航迹进行多假设关联过程中，将多假设关联树调整为扁平型维护的改进处理方法，并对每个假设赋予不同的处理权值，从而实现确定最终关联结果的方法，主要体现在以下四步。
[0006](I)将多假设关联的树形结构，转换为扁平型维护结构，以实际遇到的例子参考进行分析，过程如图2所示，有效降低了树形结构维护的复杂度。
[0007](2)为每个扁平型结构中的假设赋予处理权值，赋值方法如下: 每个假设关联的初始权值设置为O ;
下一个检测周期，当有与之关联的测量报告时(无论单个或多个多假设关联)，权重加a(如取值a=2)，且将其直接后续周期派生的多假设关联权重加2a(非直接派生不改变)，以此类推；当其没有测量报告与之关联时，将其权重减5a，以此类推。
[0008](3)在扁平型结构中，仅保留权值最大的2个，其余的删除，因为这些假设包括两类，其一是已经属于过时的假设，其二是属于无后续关联的中断假设。
[0009](4)根据扁平型结构的权值进行选择，即选择权重大的假设作为输出，最大权值非唯一的情况下，可以在其中选择一个作为实时输出，在扁平型类别中，仅维护权值最大的两个假设，待后续多周期来继续验证。
【附图说明】
[0010]图1是多假设关联树形结构；
图2是多假设关联扁平型结构权值赋值和选择示意图。
【具体实施方式】
[0011 ] (I)软件设计和开发环境
本发明涉及的复杂环境目标航迹跟踪中测量报告点迹与航迹多假设关联设计和开发环境如下:
操作系统:Windows XP及以上版本、Linux、Vxfforks等；
软件编译环境:C/C++编译器。
[0012](2)测量报告-航迹多假设关联实施流程该软件在实施过程中，包含以下四个步骤。
[0013]第一步:
计算位于系统维护航迹预测关联门限范围内的传感器测量报告，当存在多个测量报告时，建立多假设跟踪维护列表(图中t2时刻)，并选择其一作为实时输出，并对所有假设关联列表中的航迹进行维护，给每个假设分配初始权值，计算其预测位置，便于下一个测量周期进行关联检测。
[0014]第二步:
在下一个测量报告周期到来时，根据后台维护的所有假设的预测位置，检测位于各预测关联门限内的测量报告，根据本发明设计的权值计算规则，计算各假设的权值。
[0015]第三步:
选择权值最大的假设，作为实时输出，当有多个最大权值时，在其中任选；同时仅保留假设列表中权值最大的两种假设，删除其他权值较小的假设；并对维护的关联假设进行下一时刻状态预测。
[0016]第四步:
重复上述第二、三步，可以自动修复多假设关联跟踪。
【主权项】
1.一种复杂场景下传感器测量报告与航迹进行扁平型(非树形)多假设关联的设计方案，基于C/C++编译语言，在Windows、Linux、Vxworks等多种平台应用，主要包括: (1)将常规多假设关联的树形结构，转换为扁平型维护结构，降低了树形结构维护的复杂度； (2)为每个扁平型结构中的假设关联赋予处理权值，赋值方法如下: 每个假设关联的初始权值设置为O ; 下一个检测周期，当有与上周期假设关联的测量报告时(无论单个或多个多假设关联)，权值加a (如取值a=2)，且将其直接后续周期派生的多假设关联权值加2a (非直接派生不改变)，以此类推；当其没有测量报告与之关联时，将其权值减5a，以此类推； (3)在扁平型结构中，仅保留权值最大的2个，其余的删除，因为这些假设包括两类，其一是已经属于过时的假设，其二是属于无后续关联的中断假设； (4)根据扁平型结构的权值进行选择，即选择权重最大的假设作为输出，最大权值非唯一的情况下，可以在其中任选择一个作为实时输出，在扁平型类别中，仅维护权值最大的两个假设，待后续多周期来继续验证。
【专利摘要】本发明公开了一种在复杂环境下传感器测量报告与维护的系统航迹进行多假设关联时的一种有效处理方案，该方案通过将常规多假设关联的树形结构转换成扁平型结构，同时赋予各关联假设不同的权值，可以有效的降低了多假设关联维护的复杂程度，同时还可以有效提高了关联的准确性。
【IPC分类】G06F19-00
【公开号】CN104794345
【申请号】CN201510189952
【发明人】王运锋, 吴义忠
【申请人】四川大学
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年4月21日