留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

自适应关联波门机动群目标跟踪算法

杜明洋 毕大平 潘继飞 王渊博

杜明洋, 毕大平, 潘继飞, 等 . 自适应关联波门机动群目标跟踪算法[J]. 北京航空航天大学学报, 2019, 45(7): 1435-1443. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2018.0668
引用本文: 杜明洋, 毕大平, 潘继飞, 等 . 自适应关联波门机动群目标跟踪算法[J]. 北京航空航天大学学报, 2019, 45(7): 1435-1443. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2018.0668
DU Mingyang, BI Daping, PAN Jifei, et al. Maneuvering group target tracking algorithm with adaptive correlation gate[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2019, 45(7): 1435-1443. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2018.0668(in Chinese)
Citation: DU Mingyang, BI Daping, PAN Jifei, et al. Maneuvering group target tracking algorithm with adaptive correlation gate[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2019, 45(7): 1435-1443. doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2018.0668(in Chinese)

自适应关联波门机动群目标跟踪算法

doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2018.0668
基金项目: 

国家自然科学基金 61671453

安徽省自然科学基金 1608085MF123

详细信息
    作者简介:

    杜明洋   男, 硕士研究生。主要研究方向:目标跟踪与雷达信号处理

    毕大平  男, 硕士, 教授, 博士生导师。主要研究方向:电子对抗侦察和干扰新技术

    潘继飞   男, 博士, 副教授。主要研究方向:雷达对抗技术与信号与信息处理技术

    王渊博   男, 硕士, 工程师。主要研究方向:雷达信号处理技术

    通讯作者:

    毕大平, E-mail: bdpeei@163.com

  • 中图分类号: V243.2;TN953

Maneuvering group target tracking algorithm with adaptive correlation gate

Funds: 

National Natural Science Foundation of China 61671453

Natural Science Foundation of Anhui Province, China 1608085MF123

More Information
  • 摘要:

    为解决中心群跟踪(CGT)算法中由于群机动造成的量测丢失、估计误差增大的问题,提出了一种基于自适应关联波门的机动群目标跟踪算法。首先,将CGT算法与交互式多模型(IMM)算法结合,并利用最新量测信息对IMM算法中的转移概率矩阵进行实时修正。其次,设计了一种用于整体机动和分离机动的自适应关联波门,根据机动时刻模型的新息协方差对其进行自适应调整,确保量测点迹进入波门。仿真结果表明,所提算法一方面减小了传统固定转移概率矩阵带来的估计误差,将优势模型的平均概率由0.58增加到了0.7;另一方面,设计的自适应关联波门有效解决了目标机动带来的有效量测减少的问题,相比于传统波门,目标失跟率减少了30%,具备工程实用性。

     

  • 图 1  群目标失跟示意图

    Figure 1.  Schematic diagram of losing group target

    图 2  自适应关联波门IMM-CGT算法流程图

    Figure 2.  Flowchart of IMM-CGT algorithm with adaptive correlation gate

    图 3  IMM-CGT算法跟踪性能

    Figure 3.  Tracking performance of IMM-CGT algorithm

    图 4  群分离检测与跟踪

    Figure 4.  Separation detection and tracking of group

    图 5  自适应转移概率与固定转移概率性能比较

    Figure 5.  Performance comparison of adaptive and fixed transition probability

    图 6  自适应关联波门与传统波门性能比较

    Figure 6.  Performance comparison of adaptive correlation gate and traditional gate

    图 7  不同波门放大次数的估计误差

    Figure 7.  Estimation error for different gate enlarging times

    表  1  运动场景

    Table  1.   Motion scenes

    机动类型 机动时刻及行为
    整体机动 t=0~30 s,匀速
    t=31~60 s,右转
    t=61~90 s,匀速
    分离机动 t=0~34 s,匀速
    t=35 s,群分离
    分群1:t=36~45 s,匀速;t=46~60 s,左转
    分群2:t=36~60 s,右转
    下载: 导出CSV

    表  2  不同杂波密度下的失跟率

    Table  2.   Tracking loss rate under different clutter density

    λ/(10-6个·m-2) 自适应关联波门/% 传统波门/%
    1 1.50 2.40
    2 2.47 4.40
    3 3.73 4.51
    4 3.84 5.13
    5 4.40 6.47
    下载: 导出CSV

    表  3  不同杂波密度下的平均有效量测数量

    Table  3.   Average effective measurement number under different clutter density

    λ/(10-6个·m-2) 自适应关联波门/% 传统波门/%
    1 8.088 9 7.977 8
    2 8.333 3 7.655 6
    3 8.177 8 8.411 1
    4 8.411 1 8.366 7
    5 8.622 2 8.311 1
    下载: 导出CSV
  • [1] KOCH W. Bayesian approach to extended object and cluster tracking using random matrices[J].IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, 2008, 44(3):1042-1059. doi: 10.1109/TAES.2008.4655362
    [2] 耿文东, 王元钦, 董正宏.群目标跟踪[M].北京:国防工业出版社, 2014:15-27.

    GENG W D, WANG Y Q, DONG Z H.Group-targets tracking[M].Beijing:National Defense Industry Press, 2014:15-27(in Chinese).
    [3] 李昌玺, 周焰, 郭戈, 等.弹道导弹群目标跟踪技术综述[J].战术导弹技术, 2015(3):66-73. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=zsddjs201503013

    LI C X, ZHOU Y, GUO G, et al.Summary of group tracking technology based on ballistic missile[J].Tactical Missile Technology, 2015(3):66-73(in Chinese). http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=zsddjs201503013
    [4] JI W Y, ROBERTS S J.Robust measurement validation in target tracking using geometric structure[J].IEEE Signal Processing Letters, 2010, 17(5):493-496. doi: 10.1109/LSP.2010.2041695
    [5] LOPEZ R, DANÈS P.Low-complexity IMM smoothing for jump markov nonlinear systems[J].IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, 2017, 53(3):1261-1272. doi: 10.1109/TAES.2017.2669698
    [6] CHENG T, LI X R, HE Z.Comparison of gating techniques for maneuvering target tracking in clutter[C]//International Conference on Information Fusion.Piscataway, NJ: IEEE Press, 2014: 1-8.
    [7] WANG M H, WAN Q, YOU Z S.A gate size estimation algorithm for data association filters[J].Science in China Series F, 2008, 51(4):425-432.
    [8] LI X R, JILKOV V P.Survey of maneuvering target tracking.Part I.Dynamic models[J].IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, 2004, 39(4):1333-1364. http://www.wanfangdata.com.cn/details/detail.do?_type=perio&id=11bdbe1671462e5be7b3b1e7963e4868
    [9] LI X R, JILKOV V P.Survey of maneuvering target tracking.Part V.Multiple-model methods[J].IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, 2005, 41(4):1255-1321. doi: 10.1109/TAES.2005.1561886
    [10] 周卫东, 孙天, 储敏, 等.交互式多模型粒子滤波优化重采样算法[J].北京航空航天大学学报, 2017, 43(5):865-871. https://bhxb.buaa.edu.cn/CN/abstract/abstract14288.shtml

    ZHOU W D, SUN T, CHUN M, et al.Interacting multiple model particle filter optimization resampling algorithm[J].Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, 2017, 43(5):865-871(in Chinese). https://bhxb.buaa.edu.cn/CN/abstract/abstract14288.shtml
    [11] ZHENG D, WANG S.A new interacting multiple model algorithm for maneuvering target tracking based on adaptive transition probability updating[C]//IET International Radar Conference.London: IET, 2015: 5-6.
    [12] 郭志, 董春云, 蔡远利, 等.时变转移概率IMM-SRCKF机动目标跟踪算法[J].系统工程与电子技术, 2015(1):24-30. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/xtgcydzjs201501005

    GUO Z, DONG C Y, CAI Y L, et al.Time-varying transition probability based IMM-SRCKF algorithm for maneuvering target tracking[J].System Engineering and Electronics, 2015(1):24-30(in Chinese). http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/xtgcydzjs201501005
    [13] GRANSTROM K, WILLETT P, BAR-SHALOM Y.Systematic approach to IMM mixing for unequal dimension states[J].IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, 2015, 51(4):2975-2986. doi: 10.1109/TAES.2015.150015
    [14] 宗群, 王丹丹, 邵士凯, 等.多无人机协同编队飞行控制研究现状及发展[J].哈尔滨工业大学学报, 2017, 49(3):1-14. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/hebgydxxb201703001

    ZONG Q, WANG D D, SHAO S K, et al.Research status and development of multi UAV coordinated formation flight control[J].Journal of Harbin Institute of Technology, 2017, 49(3):1-14(in Chinese). http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/hebgydxxb201703001
    [15] GUO Y, THARMARASA R, RAJAN S, et al.Passive tracking in heavy clutter with sensor location uncertainty[J].IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, 2016, 52(4):1536- 1554. doi: 10.1109/TAES.2016.140820
    [16] 靳标, 纠博, 苏涛, 等.一种用于杂波中机动目标跟踪的自适应关联波门设计方法[J].西安交通大学学报, 2014, 48(10):35-41. doi: 10.7652/xjtuxb201410006

    JIN B, JIU B, SU T, et al.A Method to design adaptive correlating gate for maneuvering target tracking in clutter[J].Journal of Xi'an Jiaotong University, 2014, 48(10):35-41(in Chinese). doi: 10.7652/xjtuxb201410006
    [17] 杜明洋, 毕大平, 王树亮, 等.一种混合的机动群目标分离检测跟踪算法[J].西安交通大学学报, 2018, 52(10):116-123. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/xajtdxxb201810016

    DU M Y, BI D P, WANG S L, et al.A hybrid algorithm to detect and track maneuvering group target splitting[J].Journal of Xi'an Jiaotong University, 2018, 52(10):116-123(in Chinese). http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/xajtdxxb201810016
  • 加载中
图(7) / 表(3)
计量
  • 文章访问数:  935
  • HTML全文浏览量:  85
  • PDF下载量:  366
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2018-11-20
  • 录用日期:  2019-02-16
  • 网络出版日期:  2019-07-20

目录

    /

    返回文章
    返回
    常见问答