空间密集群目标关联与跟踪算法研究
发布时间：2021-12-17 18:48
为提高对空间密集群目标跟踪的精度,提出了基于全局最近邻的群目标关联与跟踪算法。通过对空间密集目标进行群分割,将群跟踪问题转化为多目标跟踪问题,考虑到空间目标具有运动速度快的特性,基于"全局最优"原则选取距离最近的群目标和量测进行优先关联与更新,避免关联冲突和减少关联错误,可有效解决关联准确性与跟踪实时性之间的矛盾,同时提出航迹预测与轨迹预报相结合的方法,来解决跟踪过程中的航迹断续与融合问题。仿真实验结果验证了所提算法的有效性。
【文章来源】：火力与指挥控制. 2020,45(08)北大核心CSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
基于全局最近邻的空间群目标跟踪流程图
最近邻法跟踪效果如图3所示，文中方法跟踪效果如图4所示。由仿真结果可知，该段测量时间内包含诱饵在内的16个空间目标被分为6个群，群跟踪可以很大程度上减轻传感器负担并增加跟踪的稳定性。图3、图4之间对比可以看出，文中在最近邻基础上提出的改进算法的跟踪效果更加理想，可进一步解决关联错误，防止传感器错通道跟踪，提高数据精度，为后续的目标预报拦截打下良好的基矗设置中断时间分别为5s和15s，即中断5个和15个测量点，设置蒙特卡罗仿真次数为100。某群航迹中断后对该群航迹分别进行航迹预测与轨迹预报，图5是航迹中断15s过程中航迹外推和轨迹预测两种方法下跟踪航迹与真实航迹的误差对比，可以看出轨迹预报相对于航迹预测可以大大提高预测段的跟踪精度。新旧航迹融合的方法可以如下：航迹中断后，将预测航迹、预报航迹与新起始航迹进行时刻对准，并选取新航迹起始后的多个观测时刻（文中为前10个观测时刻）的预测航迹、预报航迹以及新航迹数据作为航迹融合的判断数据。据此表1给出中断5s和15s两种情况下分别进行航迹外推和轨迹预报得到的预测值与新起始航迹滤波值的位置误差对比。分析相同中断时间条件下，轨迹预报得到新旧航迹间距比航迹预测得到的小得多，在相同的融合判断条件下，新旧航迹更容易被融合为一条航迹，而且由中断时间5s和15s对比可以看出随着中断时间的增长，轨迹预报的优势将更加明显。综上分析，在航迹中断初期可以航迹预测为主，在航迹断续时间较长情况下，应该进行轨迹预报代替航迹预测，这样才能较好地实现航迹融合，提高数据精度。图5中断15s过程中两种方法跟踪误差对比表1不同中断时刻后两种方法下的新旧航迹的RMSE（m）中断5s航迹预测中断5s轨迹预报中断15s航迹预测中断15s
（总第45-）大，其中最近邻法跟踪效果如图3所示，文中方法跟踪效果如图4所示。由仿真结果可知，该段测量时间内包含诱饵在内的16个空间目标被分为6个群，群跟踪可以很大程度上减轻传感器负担并增加跟踪的稳定性。图3、图4之间对比可以看出，文中在最近邻基础上提出的改进算法的跟踪效果更加理想，可进一步解决关联错误，防止传感器错通道跟踪，提高数据精度，为后续的目标预报拦截打下良好的基矗设置中断时间分别为5s和15s，即中断5个和15个测量点，设置蒙特卡罗仿真次数为100。某群航迹中断后对该群航迹分别进行航迹预测与轨迹预报，图5是航迹中断15s过程中航迹外推和轨迹预测两种方法下跟踪航迹与真实航迹的误差对比，可以看出轨迹预报相对于航迹预测可以大大提高预测段的跟踪精度。新旧航迹融合的方法可以如下：航迹中断后，将预测航迹、预报航迹与新起始航迹进行时刻对准，并选取新航迹起始后的多个观测时刻（文中为前10个观测时刻）的预测航迹、预报航迹以及新航迹数据作为航迹融合的判断数据。据此表1给出中断5s和15s两种情况下分别进行航迹外推和轨迹预报得到的预测值与新起始航迹滤波值的位置误差对比。分析相同中断时间条件下，轨迹预报得到新旧航迹间距比航迹预测得到的小得多，在相同的融合判断条件下，新旧航迹更容易被融合为一条航迹，而且由中断时间5s和15s对比可以看出随着中断时间的增长，轨迹预报的优势将更加明显。综上分析，在航迹中断初期可以航迹预测为主，在航迹断续时间较长情况下，应该进行轨迹预报代替航迹预测，这样才能较好地实现航迹融合，提高数据精度。图5中断15s过程中两种方法跟踪误差对比表1不同中断时刻后两种方法下的新旧航迹的RMSE（m）中断5s航迹预测中断5s轨迹预报中断15
【参考文献】：
期刊论文
[1]雷达群目标跟踪条件下的弹道预报方法[J]. 杜广洋,郑学合. 系统工程与电子技术. 2018(12)
[2]具有形状信息的多个群目标跟踪算法[J]. 王婷婷,何科峰,程然. 雷达科学与技术. 2017(05)
[3]群目标跟踪自适应IMM算法[J]. 汪云,胡国平,刘进忙,周豪. 哈尔滨工业大学学报. 2016(10)
[4]弹道导弹被动段中断航迹关联方法[J]. 毛艺帆,张多林,王路. 装甲兵工程学院学报. 2016(02)
[5]弹道导弹群目标跟踪技术综述[J]. 李昌玺,周焰,郭戈,张晨. 战术导弹技术. 2015(03)
[6]一种改进的群目标自适应跟踪算法[J]. 李振兴,刘进忙,李松,李延磊. 哈尔滨工业大学学报. 2014(10)
[7]基于先验信息的多假设模型中断航迹关联算法[J]. 齐林,王海鹏,熊伟,董凯. 系统工程与电子技术. 2015(04)
[8]基于贝叶斯框架的空间群目标跟踪技术[J]. 黄剑,胡卫东. 雷达学报. 2013(01)
[9]弹道导弹防御中的群目标跟踪算法[J]. 郭剑辉,张荣涛. 计算机工程与应用. 2012(35)
[10]弹道目标航迹片段关联及优化[J]. 俞建国,刘梅,陈锦海. 航空学报. 2011(10)
博士论文
[1]弹道导弹雷达跟踪与识别研究[D]. 赵艳丽.国防科学技术大学 2007
本文编号：3540724
【文章来源】：火力与指挥控制. 2020,45(08)北大核心CSCD
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
基于全局最近邻的空间群目标跟踪流程图
最近邻法跟踪效果如图3所示，文中方法跟踪效果如图4所示。由仿真结果可知，该段测量时间内包含诱饵在内的16个空间目标被分为6个群，群跟踪可以很大程度上减轻传感器负担并增加跟踪的稳定性。图3、图4之间对比可以看出，文中在最近邻基础上提出的改进算法的跟踪效果更加理想，可进一步解决关联错误，防止传感器错通道跟踪，提高数据精度，为后续的目标预报拦截打下良好的基矗设置中断时间分别为5s和15s，即中断5个和15个测量点，设置蒙特卡罗仿真次数为100。某群航迹中断后对该群航迹分别进行航迹预测与轨迹预报，图5是航迹中断15s过程中航迹外推和轨迹预测两种方法下跟踪航迹与真实航迹的误差对比，可以看出轨迹预报相对于航迹预测可以大大提高预测段的跟踪精度。新旧航迹融合的方法可以如下：航迹中断后，将预测航迹、预报航迹与新起始航迹进行时刻对准，并选取新航迹起始后的多个观测时刻（文中为前10个观测时刻）的预测航迹、预报航迹以及新航迹数据作为航迹融合的判断数据。据此表1给出中断5s和15s两种情况下分别进行航迹外推和轨迹预报得到的预测值与新起始航迹滤波值的位置误差对比。分析相同中断时间条件下，轨迹预报得到新旧航迹间距比航迹预测得到的小得多，在相同的融合判断条件下，新旧航迹更容易被融合为一条航迹，而且由中断时间5s和15s对比可以看出随着中断时间的增长，轨迹预报的优势将更加明显。综上分析，在航迹中断初期可以航迹预测为主，在航迹断续时间较长情况下，应该进行轨迹预报代替航迹预测，这样才能较好地实现航迹融合，提高数据精度。图5中断15s过程中两种方法跟踪误差对比表1不同中断时刻后两种方法下的新旧航迹的RMSE（m）中断5s航迹预测中断5s轨迹预报中断15s航迹预测中断15s
（总第45-）大，其中最近邻法跟踪效果如图3所示，文中方法跟踪效果如图4所示。由仿真结果可知，该段测量时间内包含诱饵在内的16个空间目标被分为6个群，群跟踪可以很大程度上减轻传感器负担并增加跟踪的稳定性。图3、图4之间对比可以看出，文中在最近邻基础上提出的改进算法的跟踪效果更加理想，可进一步解决关联错误，防止传感器错通道跟踪，提高数据精度，为后续的目标预报拦截打下良好的基矗设置中断时间分别为5s和15s，即中断5个和15个测量点，设置蒙特卡罗仿真次数为100。某群航迹中断后对该群航迹分别进行航迹预测与轨迹预报，图5是航迹中断15s过程中航迹外推和轨迹预测两种方法下跟踪航迹与真实航迹的误差对比，可以看出轨迹预报相对于航迹预测可以大大提高预测段的跟踪精度。新旧航迹融合的方法可以如下：航迹中断后，将预测航迹、预报航迹与新起始航迹进行时刻对准，并选取新航迹起始后的多个观测时刻（文中为前10个观测时刻）的预测航迹、预报航迹以及新航迹数据作为航迹融合的判断数据。据此表1给出中断5s和15s两种情况下分别进行航迹外推和轨迹预报得到的预测值与新起始航迹滤波值的位置误差对比。分析相同中断时间条件下，轨迹预报得到新旧航迹间距比航迹预测得到的小得多，在相同的融合判断条件下，新旧航迹更容易被融合为一条航迹，而且由中断时间5s和15s对比可以看出随着中断时间的增长，轨迹预报的优势将更加明显。综上分析，在航迹中断初期可以航迹预测为主，在航迹断续时间较长情况下，应该进行轨迹预报代替航迹预测，这样才能较好地实现航迹融合，提高数据精度。图5中断15s过程中两种方法跟踪误差对比表1不同中断时刻后两种方法下的新旧航迹的RMSE（m）中断5s航迹预测中断5s轨迹预报中断15
【参考文献】：
期刊论文
[1]雷达群目标跟踪条件下的弹道预报方法[J]. 杜广洋,郑学合. 系统工程与电子技术. 2018(12)
[2]具有形状信息的多个群目标跟踪算法[J]. 王婷婷,何科峰,程然. 雷达科学与技术. 2017(05)
[3]群目标跟踪自适应IMM算法[J]. 汪云,胡国平,刘进忙,周豪. 哈尔滨工业大学学报. 2016(10)
[4]弹道导弹被动段中断航迹关联方法[J]. 毛艺帆,张多林,王路. 装甲兵工程学院学报. 2016(02)
[5]弹道导弹群目标跟踪技术综述[J]. 李昌玺,周焰,郭戈,张晨. 战术导弹技术. 2015(03)
[6]一种改进的群目标自适应跟踪算法[J]. 李振兴,刘进忙,李松,李延磊. 哈尔滨工业大学学报. 2014(10)
[7]基于先验信息的多假设模型中断航迹关联算法[J]. 齐林,王海鹏,熊伟,董凯. 系统工程与电子技术. 2015(04)
[8]基于贝叶斯框架的空间群目标跟踪技术[J]. 黄剑,胡卫东. 雷达学报. 2013(01)
[9]弹道导弹防御中的群目标跟踪算法[J]. 郭剑辉,张荣涛. 计算机工程与应用. 2012(35)
[10]弹道目标航迹片段关联及优化[J]. 俞建国,刘梅,陈锦海. 航空学报. 2011(10)
博士论文
[1]弹道导弹雷达跟踪与识别研究[D]. 赵艳丽.国防科学技术大学 2007
本文编号：3540724
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