專利名稱：一種地面集群目標(biāo)跟蹤系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及智能信息處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種地面集群目標(biāo)跟蹤系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目標(biāo)跟蹤理論最初是從跟蹤空中目標(biāo)發(fā)展起來的，目前應(yīng)用最廣泛的雷 達(dá)跟蹤系統(tǒng)也主要是解決空中目標(biāo)的跟蹤問題。對(duì)地跟蹤系統(tǒng)相對(duì)來說發(fā)展 比較晚，也不像對(duì)空跟蹤系統(tǒng)那樣完善，而且地面目標(biāo)跟蹤也比對(duì)空跟蹤復(fù) 雜。 一是因?yàn)榈孛婺繕?biāo)環(huán)境的復(fù)雜性，雷達(dá)必須在強(qiáng)雜波環(huán)境中檢測(cè)目標(biāo)， 虛警> 雜波大量存在，給雷達(dá)數(shù)據(jù)處理的計(jì)算量、處理速度提出了很高的要 求；二是地面目標(biāo)運(yùn)動(dòng)的復(fù)雜性，由于地面高、低速及非機(jī)動(dòng)、高機(jī)動(dòng)目標(biāo) 的并存，使得地面目標(biāo)的跟蹤問題變得復(fù)雜。
這些問題限制了地面目標(biāo)跟蹤系統(tǒng)的發(fā)展，并且由于集群目標(biāo)數(shù)量巨 大，集群判斷條件復(fù)雜，集群目標(biāo)跟蹤系統(tǒng)發(fā)展更為滯后。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種地面集群目標(biāo)跟蹤系統(tǒng)，能夠預(yù)測(cè) 當(dāng)前時(shí)刻，及下一時(shí)刻地面目標(biāo)的狀態(tài),并可即時(shí)顯示輸入和輸出數(shù)據(jù)。 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的 一種地面集群目標(biāo)跟蹤系統(tǒng)，包括
量測(cè)預(yù)處理模塊，用于對(duì)初始量測(cè)數(shù)據(jù)中不符合條件的回波進(jìn)行處理；
群處理器模塊，用于在系統(tǒng)初始化時(shí)，將所述量測(cè)預(yù)處理模塊處理后的 初始量測(cè)數(shù)據(jù)作為初始目標(biāo)，并選^^所述初始目標(biāo)組成集群，確定該集群的
跟蹤點(diǎn)代表該集群被跟蹤；將初始化后收到的量測(cè)數(shù)據(jù)更新所述集群跟蹤點(diǎn) 代表該集群被跟蹤，得到當(dāng)前時(shí)刻集群目標(biāo)狀態(tài)。
進(jìn)一步地，所述群處理器模塊為至少兩個(gè)，且系統(tǒng)還包括
群量測(cè)分配模塊，用于將接收到的所述量測(cè)數(shù)據(jù)根據(jù)雷達(dá)掃描的標(biāo)識(shí) 位，分配給不同的群處理器模塊進(jìn)行跟蹤；
群并行控制模塊，用于控制群處理器模塊并行工作，并將所述群處理器 模塊跟蹤后得到的當(dāng)前時(shí)刻集群目標(biāo)狀態(tài)值匯總；
群狀態(tài)綜合模塊，用于對(duì)所述群并行控制模塊匯總后得到的，當(dāng)前時(shí)刻 集群目標(biāo)狀態(tài)值進(jìn)行綜合處理，并將綜合處理后的結(jié)果輸出。
進(jìn)一步地,所述群狀態(tài)綜合模塊具體包括:
數(shù)據(jù)綜合處理模塊，用于將所述群并行控制模塊匯總后得到的當(dāng)前時(shí)刻 集群目標(biāo)狀態(tài)值進(jìn)行綜合處理，得到當(dāng)前時(shí)刻該集群中所有目標(biāo)的相對(duì)位置 和狀態(tài)；
輸入輸出模塊，用于將通過所述數(shù)據(jù)綜合處理模塊處理后得到的當(dāng)前時(shí) 刻該集群中所有目標(biāo)的相對(duì)位置和狀態(tài)輸出。 進(jìn)一步地，所述量測(cè)預(yù)處理模塊具體包括
坐標(biāo)變換模塊，用于將平臺(tái)坐標(biāo)系下的量測(cè)數(shù)據(jù)通過坐標(biāo)變換轉(zhuǎn)換為笛 卡爾坐標(biāo)系或極坐標(biāo)系下;
數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊，用于在經(jīng)過所述坐標(biāo)變換模塊進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)化后的量測(cè) 數(shù)據(jù)中，剔除操作和記錄時(shí)因?yàn)檫^失產(chǎn)生的回波，數(shù)據(jù)復(fù)制和計(jì)算處理時(shí)的 錯(cuò)誤而產(chǎn)生的回波和探測(cè)環(huán)境的變化使得部分?jǐn)?shù)據(jù)與原先樣本的模型不符合
產(chǎn)生的回波。
進(jìn)一步地，所述群處理器模塊在確定集群目標(biāo)跟蹤點(diǎn)代表集群跟蹤的同 時(shí)，還要保存集群中每個(gè)目標(biāo)與該跟蹤點(diǎn)之間的映射關(guān)系。
進(jìn)一步地，所述群處理器模塊具體包括
集群組隊(duì)單元，用于把至少一個(gè)目標(biāo)組成集群，確定集群包含的目標(biāo)數(shù) 和該集群的跟蹤點(diǎn)，代表集群被跟蹤，同時(shí)保存集群中每個(gè)目標(biāo)與跟蹤點(diǎn)之
間的映射關(guān)系；
目標(biāo)關(guān)聯(lián)單元，用于將當(dāng)前時(shí)刻接收到的量測(cè)數(shù)據(jù)，與通過所述集群組 隊(duì)單元組隊(duì)后的集群跟蹤點(diǎn)之間相關(guān)聯(lián)；
目標(biāo)判斷單元，用于在當(dāng)前時(shí)刻接收到的量測(cè)數(shù)據(jù)中，判斷落入集群范 圍內(nèi)的量測(cè)數(shù)據(jù)的數(shù)目，將所述落入集群范圍內(nèi)的量測(cè)數(shù)據(jù)數(shù)目與上一時(shí)刻 集群目標(biāo)數(shù)作比較，當(dāng)所述落入集群范圍內(nèi)的量測(cè)數(shù)據(jù)數(shù)目大于上一時(shí)刻目 標(biāo)數(shù)時(shí)，進(jìn)行集群合批；否則，當(dāng)滿足分離條件時(shí)，進(jìn)行集群分批；
多目標(biāo)跟蹤單元，用于在所述目標(biāo)判斷單元進(jìn)行集群分批后，對(duì)分批后 的目標(biāo)釆用多目標(biāo)跟蹤，并將分批后的量測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送給所述集群組隊(duì)單元， 重新組成集群；
集群更新單元，用于接收所述目標(biāo)判斷單元對(duì)量測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行集群合批后 的量測(cè)數(shù)據(jù)，或者接收當(dāng)所述落入集群范圍內(nèi)的量測(cè)數(shù)據(jù)數(shù)目與上一時(shí)刻集 群目標(biāo)數(shù)相等，并且不滿足分離條件時(shí)的量測(cè)數(shù)據(jù)，并根據(jù)接收到的所述量 測(cè)數(shù)據(jù)和保存的上一時(shí)刻集群目標(biāo)狀態(tài)預(yù)測(cè)值，得到當(dāng)前時(shí)刻狀態(tài)值和下一 時(shí)刻集群目標(biāo)狀態(tài)預(yù)測(cè)值。
進(jìn)一步地，所述集群組隊(duì)單元進(jìn)行集群組隊(duì)是通過集群組隊(duì)規(guī)則實(shí)現(xiàn) 的，所述集群組隊(duì)規(guī)則包括自動(dòng)組隊(duì)和人工組隊(duì)；
自動(dòng)組隊(duì)是將在連續(xù)時(shí)序內(nèi)，多個(gè)目標(biāo)"聚"在一塊，與其它目標(biāo)距離 相距較遠(yuǎn)，則將這樣的"聚"定義為一個(gè)集群；
人工組隊(duì)是通過人工輸入方式指定集群中的目標(biāo)，將這些集群目標(biāo)看作 整體作為跟蹤目標(biāo)。
進(jìn)一步地，所述多目標(biāo)跟蹤單元具體包括
數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)子單元，用于將當(dāng)前時(shí)刻接收到的量測(cè)數(shù)據(jù)，與所述集群分批 后的目標(biāo)相關(guān)耳關(guān)；
更新濾波子單元，用于根據(jù)經(jīng)過所述數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)子單元關(guān)聯(lián)后的量測(cè)數(shù)據(jù) 和保存的上一時(shí)刻的集群目標(biāo)狀態(tài)預(yù)測(cè)值，對(duì)當(dāng)前時(shí)刻的集群目標(biāo)狀態(tài)進(jìn)行 估計(jì)，并對(duì)下一時(shí)刻集群目標(biāo)狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)。
進(jìn)一步地，所述多目標(biāo)跟蹤單元具體還包括
性能評(píng)估子單元，用于根據(jù)蒙特卡羅仿真統(tǒng)計(jì)對(duì)所述更新濾波子單元得 到的當(dāng)前時(shí)刻集群目標(biāo)狀態(tài)值和下一時(shí)刻集群目標(biāo)狀態(tài)預(yù)測(cè)值，進(jìn)行誤差計(jì) 算，并將結(jié)果輸出；
航跡管理子單元，與所述更新濾波模塊協(xié)同工作，用于根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻接 收到的量測(cè)數(shù)據(jù)，集群目標(biāo)狀態(tài)值與下一時(shí)刻集群目標(biāo)狀態(tài)的預(yù)測(cè)值，管理 集群目標(biāo)運(yùn)動(dòng)過程中的航跡情況。
進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)子單元將當(dāng)前時(shí)刻接收到的量測(cè)數(shù)據(jù)，與所述 集群分批后的目標(biāo)相關(guān)聯(lián)的方法包括根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻接收到的量測(cè)數(shù)據(jù)、上 一時(shí)刻集群目標(biāo)狀態(tài)值和上一時(shí)刻的集群目標(biāo)狀態(tài)預(yù)測(cè)值，根據(jù)殘差協(xié)方差 矩陣計(jì)算跟蹤門，將所述量測(cè)數(shù)據(jù)與所述跟蹤門相匹配，將落入跟蹤門內(nèi)的
量測(cè)數(shù)據(jù)放入有效的量測(cè)數(shù)據(jù)集合中，通過關(guān)聯(lián)算法將有效的量測(cè)數(shù)據(jù)與具 體目標(biāo)相關(guān)聯(lián)。
本發(fā)明的有益效果
由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，采用本發(fā)明所述系統(tǒng)，有效地 解決了地面目標(biāo)運(yùn)動(dòng)不確定性和回波環(huán)境復(fù)雜性問題，實(shí)現(xiàn)了地面集群目標(biāo)
的跟蹤，并提高了雷達(dá)資源的利用率。


圖1為本發(fā)明所述系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖2為圖1中所示本發(fā)明所述系統(tǒng)中群處理器模塊的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖3為圖2中所示本發(fā)明所述系統(tǒng)中多目標(biāo)跟蹤單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明所述的地面集群目標(biāo)跟蹤系統(tǒng)，針對(duì)地面目標(biāo)跟蹤的特點(diǎn)和難 點(diǎn)，通過實(shí)時(shí)接收雷達(dá)量測(cè)數(shù)據(jù)，估計(jì)當(dāng)前時(shí)刻地面單目標(biāo)、多目標(biāo)或集群 目標(biāo)的狀態(tài)，并能夠預(yù)測(cè)下一時(shí)刻的狀態(tài)，將數(shù)據(jù)即時(shí)顯示。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步說明。
參照?qǐng)D1，本發(fā)明一種地面集群目標(biāo)跟蹤系統(tǒng)，包括
量測(cè)預(yù)處理模塊S11,用于對(duì)初始量測(cè)數(shù)據(jù)中不符合條件的回波進(jìn)行處
理；
群處理器模塊S13，用于在系統(tǒng)初始化時(shí)，將所述量測(cè)預(yù)處理模塊處理 后的初始量測(cè)數(shù)據(jù)作為初始目標(biāo)，并選擇所述初始目標(biāo)組成集群，確定該集 群的跟蹤點(diǎn)代表該集群被跟蹤；將初始化后收到的量測(cè)數(shù)據(jù)更新所述集群跟 蹤點(diǎn)代表該集群被跟蹤，得到當(dāng)前時(shí)刻集群目標(biāo)狀態(tài)。
該量測(cè)預(yù)處理模塊接收到的量測(cè)數(shù)據(jù)是通過數(shù)據(jù)庫、文件和網(wǎng)絡(luò)通信三 種方式輸入的。
當(dāng)系統(tǒng)初始化時(shí)，群處理器模塊將初始量測(cè)數(shù)據(jù)作為初始目標(biāo)，根據(jù)集 群組隊(duì)規(guī)則組成集群，并確定集群的跟蹤點(diǎn)代表該集群被跟蹤；當(dāng)系統(tǒng)初始 化后，系統(tǒng)接收到量測(cè)數(shù)據(jù)，群處理器模塊將接收到的量測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處 理，更新集群跟蹤點(diǎn)代表集群被跟蹤，這樣根據(jù)集群的跟蹤結(jié)果可以得到當(dāng)
前時(shí)刻集群中目標(biāo)的狀態(tài)值。
所述量測(cè)預(yù)處理模塊具體包括
坐標(biāo)變換模塊，用于將平臺(tái)坐標(biāo)系的量測(cè)數(shù)據(jù)通過坐標(biāo)變換轉(zhuǎn)換到笛卡 爾坐標(biāo)系或極坐標(biāo)系下；
例如，根據(jù)平臺(tái)坐標(biāo)系得出量測(cè)數(shù)據(jù)為平臺(tái)余弦坐標(biāo)系下的量測(cè)數(shù)據(jù)， 將初始量測(cè)數(shù)據(jù)從該坐標(biāo)系下轉(zhuǎn)化至笛卡爾坐標(biāo)系下，原因是笛卡爾坐標(biāo)系 下的狀態(tài)方程是線性的，這樣操作和計(jì)算相對(duì)筒便。
數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊，用于在經(jīng)過所述坐標(biāo)變換模塊進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)化后的量測(cè) 數(shù)據(jù)中，剔除操作和記錄時(shí)因?yàn)檫^失產(chǎn)生的回波，數(shù)據(jù)復(fù)制和計(jì)算處理時(shí)的 錯(cuò)誤而產(chǎn)生的回波和探測(cè)環(huán)境的變化使得部分?jǐn)?shù)據(jù)與原先樣本的模型不符合 產(chǎn)生的回波。
通常在初始時(shí)刻,在每個(gè)區(qū)域中,如果目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相似,就把這些 目標(biāo)都看作一個(gè)群中的目標(biāo)，所述在群處理器模塊確定集群的跟蹤點(diǎn)代表該 集群跟蹤的同時(shí)，還要保存這些集群中目標(biāo)與該跟蹤點(diǎn)之間的映射關(guān)系，以 便于逆推出具體每個(gè)目標(biāo)的狀態(tài)，并預(yù)測(cè)下 一 時(shí)刻它的狀態(tài)。
所述群處理器模塊確定集群的跟蹤點(diǎn)代表該集群跟蹤時(shí)，如果集群目標(biāo) 的覆蓋范圍是規(guī)則的幾何圖形，就選擇這個(gè)幾何圖形的幾何中心點(diǎn)，作為跟 蹤點(diǎn)；如果集群目標(biāo)的覆蓋范圍是不規(guī)則的形狀，就選擇這個(gè)圖形的質(zhì)心， 作為跟蹤點(diǎn)；集群的跟蹤點(diǎn)還可以是人為指定的領(lǐng)隊(duì)目標(biāo)，將這個(gè)目標(biāo)作為 跟蹤點(diǎn)代表集群被跟蹤。
群處理器模塊S13為至少兩個(gè)，本發(fā)明一種地面集群目標(biāo)跟蹤系統(tǒng)還包
括
群量測(cè)分配模塊S12，用于將接收到的所述量測(cè)數(shù)據(jù)根據(jù)雷達(dá)掃描的標(biāo) 識(shí)位，分配到不同的群處理器模塊進(jìn)行跟蹤；通常，每個(gè)區(qū)域中包含較多目標(biāo)，把運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相似并且距離較近的目標(biāo)作為同一個(gè)集群，其余那些運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同或距離較遠(yuǎn)的目標(biāo)則不屬于這個(gè)集 群。
所述群量測(cè)分配模塊可以通過自動(dòng)或人工方式將每個(gè)區(qū)域中的集群分配給不同的群處理器跟蹤處理。
群并行控制模塊S14,用于控制群處理器模塊并行工作，并將群處理器模塊跟蹤后得到的當(dāng)前時(shí)刻集群目標(biāo)狀態(tài)值匯總；
因?yàn)椴煌禾幚砥髂K對(duì)于集群目標(biāo)處理的時(shí)間不同，需要等待所有群處理器模塊都做完后才能進(jìn)行下一步，所以通過群并行控制模塊來實(shí)現(xiàn)各個(gè) 群處理器模塊處理過程的同步，最終將各個(gè)群處理器模塊的跟蹤結(jié)果匯總。
群狀態(tài)綜合模塊S15,用于對(duì)所述群處理器模塊匯總后得到的，當(dāng)前時(shí)刻集群目標(biāo)狀態(tài)值進(jìn)行綜合處理，并將綜合處理后的結(jié)果輸出。
所述群狀態(tài)綜合模塊對(duì)群處理器模塊得到的結(jié)果進(jìn)行綜合處理，得到當(dāng)前時(shí)刻集群中所有目標(biāo)的相對(duì)位置和狀態(tài)。
所述群狀態(tài)綜合模塊具體包括
數(shù)據(jù)綜合處理模塊，用于將所述群并行控制模塊匯總后得到的當(dāng)前時(shí)刻集群目標(biāo)狀態(tài)值進(jìn)行綜合處理，得到當(dāng)前時(shí)刻該集群中所有目標(biāo)的相對(duì)位置 和狀態(tài)；
輸入輸出模塊，用于將通過所述數(shù)據(jù)綜合處理模塊處理后得到的當(dāng)前時(shí)刻該集群中所有目標(biāo)的相對(duì)位置和狀態(tài)輸出。
參考圖2，所述群處理器模塊具體包括
集群組隊(duì)單元S21,用于把至少一個(gè)目標(biāo)組成集群，確定集群包含的目標(biāo)數(shù)和該集群的跟蹤點(diǎn)，代表集群被跟蹤，同時(shí)保存集群中每個(gè)目標(biāo)與跟蹤 點(diǎn)之間的映射關(guān)系；
所述集群組隊(duì)單元將接收到的系統(tǒng)初始化時(shí)的初始量測(cè)數(shù)據(jù)或經(jīng)過多目 標(biāo)跟蹤單元進(jìn)行集群分批后的目標(biāo)，按照集群組隊(duì)規(guī)則組成集群。
所述集群組隊(duì)單元進(jìn)行集群組隊(duì)是通過集群組隊(duì)規(guī)則實(shí)現(xiàn)的，所述集群
組隊(duì)規(guī)則是所述集群組隊(duì)單元通過自動(dòng)組隊(duì)或人工組隊(duì)模式將距離相近且 狀態(tài)近似的多個(gè)目標(biāo)組成集群，其中
所述自動(dòng)組隊(duì)是將在連續(xù)時(shí)序內(nèi)，多個(gè)目標(biāo)"聚"在一塊，與其它目標(biāo) 距離相距較遠(yuǎn)，將聚在一塊的多個(gè)目標(biāo)組織成一個(gè)集群，每個(gè)集群取其跟蹤 點(diǎn)作為跟蹤目標(biāo)；
所述人工組隊(duì)是通過人工輸入方式指定集群中的目標(biāo)，將這些集群目標(biāo) 看作整體進(jìn)行跟蹤；在確定集群的目標(biāo)和跟蹤點(diǎn)后，計(jì)算并保存每個(gè)目標(biāo)與 跟蹤點(diǎn)之間的映射關(guān)系。
目標(biāo)關(guān)聯(lián)單元S22，用于將當(dāng)前時(shí)刻接收到的量測(cè)數(shù)據(jù)，與通過所述集 群組隊(duì)后的集群跟蹤點(diǎn)之間相關(guān)聯(lián)；
目標(biāo)判斷單元S23,用于在當(dāng)前時(shí)刻接收到的量測(cè)數(shù)據(jù)中，判斷落入集 群范圍內(nèi)的量測(cè)數(shù)據(jù)的數(shù)目，將所述落入集群范圍內(nèi)的量測(cè)數(shù)據(jù)數(shù)目與上一 時(shí)刻集群目標(biāo)數(shù)作比較，當(dāng)所述落入集群范圍內(nèi)的量測(cè)數(shù)據(jù)數(shù)目大于上一時(shí) 刻目標(biāo)數(shù)時(shí)，進(jìn)行集群合批；否則，當(dāng)滿足分離條件時(shí)，進(jìn)行集群分批；
所述判斷落入集群范圍內(nèi)的量測(cè)數(shù)目是根據(jù)設(shè)置的跟蹤門或者關(guān)聯(lián)區(qū)域 來判定的。
所述目標(biāo)判斷單元，將落入集群范圍內(nèi)的量測(cè)數(shù)據(jù)與上 一 時(shí)刻集群目標(biāo) 數(shù)作比較后，當(dāng)落入集群范圍內(nèi)的量測(cè)數(shù)據(jù)與上一時(shí)刻目標(biāo)數(shù)相等，且不滿 足分離條件時(shí)，系統(tǒng)對(duì)該集群繼續(xù)采用跟蹤點(diǎn)進(jìn)行跟蹤，將當(dāng)前時(shí)刻的接收 到的量測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)送給集群更新單元。
所述分離條件包括集群目標(biāo)數(shù)目是否減少和集群目標(biāo)間距的大小。 多目標(biāo)跟蹤單元S24，用于在所述目標(biāo)判斷單元進(jìn)行集群分批后，對(duì)分
批后的集群目標(biāo)采用多目標(biāo)跟蹤，并將分批后的目標(biāo)發(fā)送給所述集群組隊(duì)單
元，重新形成新的集群，進(jìn)行相應(yīng)的集群目標(biāo)跟蹤；
集群更新單元S25，用于接收所述目標(biāo)判斷單元對(duì)量測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行集群合 批后的量測(cè)數(shù)據(jù)，或者接收所述落入集群范圍內(nèi)的量測(cè)數(shù)據(jù)與上一 時(shí)刻集群 目標(biāo)數(shù)相等，不滿足分離條件時(shí)的量測(cè)數(shù)據(jù)，并根據(jù)接收到的所述量測(cè)數(shù)據(jù) 和保存的上一時(shí)刻集群目標(biāo)狀態(tài)預(yù)測(cè)值，對(duì)當(dāng)前時(shí)刻狀態(tài)進(jìn)行估計(jì)，并對(duì)下 一時(shí)刻集群目標(biāo)狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)。
參照?qǐng)D3,所述多目標(biāo)跟蹤單元具體包括數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)子單元和新濾波子單
元
數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)子單元S31，用于將當(dāng)前時(shí)刻接收到的量測(cè)數(shù)據(jù)，與所述集群 分批后的目標(biāo)相關(guān)聯(lián)；
更新濾波子單元S32,用于根據(jù)經(jīng)過所述數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)子單元關(guān)聯(lián)后的量測(cè) 數(shù)據(jù)和保存的上一時(shí)刻的集群目標(biāo)狀態(tài)預(yù)測(cè)值，對(duì)當(dāng)前時(shí)刻的集群目標(biāo)狀態(tài) 進(jìn)行估計(jì)，并對(duì)下一時(shí)刻集群目標(biāo)狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)。
當(dāng)集群分批后，此時(shí)就沒有集群了，原集群中的所有目標(biāo)被當(dāng)作不同的 目標(biāo)進(jìn)行處理，此時(shí)進(jìn)入多目標(biāo)跟蹤單元，數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)子單元將此時(shí)的量測(cè)數(shù) 據(jù)與具體目標(biāo)對(duì)應(yīng)上，更新每個(gè)目標(biāo)的狀態(tài)，然后進(jìn)入所述集群組隊(duì)單元再
進(jìn)行集群組隊(duì)。
所述數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)子單元將接收到的量測(cè)數(shù)據(jù)與所述集群分批后的目標(biāo)相關(guān) 聯(lián)的方法包括將當(dāng)前時(shí)刻接收到的量測(cè)數(shù)據(jù)，上一時(shí)刻集群目標(biāo)狀態(tài)值和 期望關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù),根據(jù)上一時(shí)刻的集群目標(biāo)狀態(tài)預(yù)測(cè)值和殘差協(xié)方差矩陣計(jì) 算跟蹤門，將所述量測(cè)數(shù)據(jù)與所述跟蹤門相匹配，將落入跟蹤門內(nèi)的量測(cè)數(shù) 據(jù)放入有效的量測(cè)數(shù)據(jù)集合中，通過關(guān)聯(lián)算法將有效的量測(cè)數(shù)據(jù)與具體目標(biāo) 相關(guān)聯(lián)，這樣做得到的量測(cè)數(shù)據(jù)與目標(biāo)關(guān)聯(lián)正確率高于85% 。
所述關(guān)聯(lián)算法包括最近鄰法、概率數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)和聯(lián)合概率數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)。
更新濾波子單元S32，用于根據(jù)上一時(shí)刻的狀態(tài)預(yù)測(cè)和當(dāng)前接收到的關(guān) 聯(lián)后的量測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)當(dāng)前時(shí)刻的狀態(tài)進(jìn)行估計(jì)，并預(yù)測(cè)下一時(shí)刻目標(biāo)的狀 態(tài)，將預(yù)測(cè)結(jié)果發(fā)給性能評(píng)估子單元。
所述更新濾波子單元接收上一時(shí)刻的集群目標(biāo)狀態(tài)預(yù)測(cè)、以及當(dāng)前時(shí)刻 經(jīng)過數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)后的量測(cè)數(shù)據(jù)后，對(duì)當(dāng)前時(shí)刻的集群目標(biāo)狀態(tài)進(jìn)行估計(jì)，并對(duì) 下一時(shí)刻的集群目標(biāo)狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)。計(jì)算過程中的所述值和所述預(yù)測(cè)值數(shù)據(jù) 會(huì)保存至數(shù)據(jù)庫中，用于下一時(shí)刻的計(jì)算。通過地理信息修正量測(cè)法將量測(cè) 的位置分布密度函數(shù)投影到道路方向，并將量測(cè)也投影到道路上，對(duì)量測(cè)值 的位置和位置分布密度函數(shù)進(jìn)行修正，也就是利用地理信息對(duì)量測(cè)進(jìn)行預(yù)處 理。
所述更新濾波子單元是通過卡爾曼濾波、擴(kuò)展卡爾曼濾波、 Unscented卡爾曼濾波和粒子濾波等方法實(shí)現(xiàn)所述功能的。
所述多目標(biāo)跟蹤單元具體還包括性能評(píng)估子單元S34和航跡管理子單元
S33:
性能評(píng)估子單元S34:用于根據(jù)蒙特卡羅仿真統(tǒng)計(jì)對(duì)所述更新濾波子單 元得到的當(dāng)前時(shí)刻集群目標(biāo)狀態(tài)值和下一時(shí)刻集群目標(biāo)狀態(tài)預(yù)測(cè)值,進(jìn)行誤
差計(jì)算，并將結(jié)果輸出；
航跡管理子單元S33,與所述更新濾波模塊協(xié)同工作，用于根據(jù)當(dāng)前時(shí) 刻接收到的量測(cè)數(shù)據(jù)，集群目標(biāo)狀態(tài)值與下一時(shí)刻集群目標(biāo)狀態(tài)的預(yù)測(cè)值， 管理集群目標(biāo)運(yùn)動(dòng)過程中的航跡情況。
所述航跡管理包括穩(wěn)定航跡、臨時(shí)航跡和余波處理三部分。 所述穩(wěn)定航跡，用當(dāng)前時(shí)刻量測(cè)數(shù)據(jù)與量測(cè)軌跡相匹配，將匹配上的量 測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行軌跡狀態(tài)更新并計(jì)算軌跡質(zhì)量，如果當(dāng)前沒有量測(cè)與該軌跡匹
配，則降低航跡質(zhì)量。當(dāng)航跡質(zhì)量低于某一閾值，則進(jìn)行航跡終結(jié)的處理；
對(duì)于沒有與穩(wěn)定航跡匹配上的量測(cè)，則更新臨時(shí)航跡狀態(tài)，如果臨時(shí)航 跡達(dá)到質(zhì)量要求，則轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定航跡；仍然沒有被匹配上的余波則進(jìn)行臨時(shí) 4元跡的起始。
所述狀態(tài)管理子單元的功能是通過航跡起始、航跡更新、航跡質(zhì)量排 序、航跡合并、航跡終結(jié)等實(shí)現(xiàn)的。
所述多目標(biāo)跟蹤單元還包括一用戶界面S36，用于
所述用戶界面包括航跡顯示窗口、量測(cè)信息和狀態(tài)估計(jì)顯示窗口、性 能評(píng)估顯示窗口、目標(biāo)控制臺(tái)以及參數(shù)配置窗口。
航跡顯示窗口按照每個(gè)集群獨(dú)立窗口的方式顯示集群中所有目標(biāo)的軌 跡，包括量測(cè)軌跡和估計(jì)軌跡，并可縮》t顯示；
量測(cè)信息和狀態(tài)估計(jì)顯示窗口展現(xiàn)了目標(biāo)的編號(hào)、位置、速度、角度等 目標(biāo)狀態(tài)數(shù)據(jù)；
性能評(píng)估窗口顯示了性能評(píng)估模塊統(tǒng)計(jì)出來的誤差值;
目標(biāo)控制臺(tái)提供給用戶用人工選取目標(biāo)組隊(duì)進(jìn)行集群跟蹤的接口 。
所述多目標(biāo)跟蹤單元具體還包括數(shù)據(jù)庫S35，作為整個(gè)系統(tǒng)提供數(shù)據(jù) 操作的基礎(chǔ)，主要與量測(cè)預(yù)處理模塊、數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)模塊、更新/濾波模塊及I/O 控制模塊等單元進(jìn)行交互，該模塊是其它功能單元的數(shù)據(jù)支撐；用于管理量 測(cè)數(shù)據(jù)、集群目標(biāo)狀態(tài)值與下一時(shí)刻集群目標(biāo)狀態(tài)預(yù)測(cè)值、性能評(píng)估值、地 圖信息的增刪改查。
以上所述,僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不 局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可 輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明 的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1、一種地面集群目標(biāo)跟蹤系統(tǒng)，其特征在于，包括量測(cè)預(yù)處理模塊，用于對(duì)初始量測(cè)數(shù)據(jù)中不符合條件的回波進(jìn)行處理；群處理器模塊，用于在系統(tǒng)初始化時(shí)，將所述量測(cè)預(yù)處理模塊處理后的初始量測(cè)數(shù)據(jù)作為初始目標(biāo)，并選擇所述初始目標(biāo)組成集群，確定該集群的跟蹤點(diǎn)代表該集群被跟蹤；將初始化后收到的量測(cè)數(shù)據(jù)更新所述集群跟蹤點(diǎn)代表該集群被跟蹤，得到當(dāng)前時(shí)刻集群目標(biāo)狀態(tài)值。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述群處理器模塊為至少 兩個(gè)，且系統(tǒng)還包4舌群量測(cè)分配模塊，用于將接收到的所述量測(cè)預(yù)處理模塊處理后的量測(cè)數(shù) 據(jù)根據(jù)雷達(dá)掃描的標(biāo)識(shí)位，分配給不同的群處理器模塊進(jìn)行跟蹤；群并行控制模塊，用于控制群處理器模塊并行工作，并將所述群處理器 模塊跟蹤后得到的當(dāng)前時(shí)刻集群目標(biāo)狀態(tài)值匯總；群狀態(tài)綜合模塊，用于對(duì)所述群并行控制模塊匯總后得到的，當(dāng)前時(shí)刻 集群目標(biāo)狀態(tài)值進(jìn)行綜合處理，并將綜合處理后的結(jié)果輸出。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述群狀態(tài)綜合模塊具體 包括數(shù)據(jù)綜合處理模塊，用于將所述群并行控制模塊匯總后得到的當(dāng)前時(shí)刻 集群目標(biāo)狀態(tài)值進(jìn)行綜合處理，得到當(dāng)前時(shí)刻該集群中所有目標(biāo)的相對(duì)位置 和狀態(tài)；輸入輸出模塊，用于將通過所述數(shù)據(jù)綜合處理模塊處理后得到的當(dāng)前時(shí) 刻該集群中所有目標(biāo)的相對(duì)位置和狀態(tài)輸出。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述量測(cè)預(yù)處理模塊具體 包括坐標(biāo)變換模塊，用于將平臺(tái)坐標(biāo)系下的量測(cè)數(shù)據(jù)通過坐標(biāo)變換轉(zhuǎn)換為笛 卡爾坐標(biāo)系或極坐標(biāo)系下；數(shù)據(jù)預(yù)處理模塊，用于在經(jīng)過所述坐標(biāo)變換模塊進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)化后的量測(cè) 數(shù)據(jù)中，剔除操作和記錄時(shí)因?yàn)檫^失產(chǎn)生的回波，數(shù)據(jù)復(fù)制和計(jì)算處理時(shí)的 錯(cuò)誤而產(chǎn)生的回波和探測(cè)環(huán)境的變化使得部分?jǐn)?shù)據(jù)與原先樣本的模型不符合 產(chǎn)生的回波。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述群處理器模塊在確定集群目標(biāo)跟蹤點(diǎn)代表集群跟蹤的同時(shí)，還要保存集群中每個(gè)目標(biāo)與該跟蹤點(diǎn) 之間的映射關(guān)系。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述群處理器模塊具體包 括 .集群組隊(duì)單元，用于把至少一個(gè)目標(biāo)組成集群，確定集群包含的目標(biāo)數(shù) 和該集群的跟蹤點(diǎn)，代表集群被跟蹤，同時(shí)保存集群中每個(gè)目標(biāo)與跟蹤點(diǎn)之 間的映射關(guān)系；目標(biāo)關(guān)聯(lián)單元，用于將當(dāng)前時(shí)刻接收到的量測(cè)數(shù)據(jù)，與通過所述集群組 隊(duì)單元組隊(duì)后的集群跟蹤點(diǎn)之間相關(guān)聯(lián)；目標(biāo)判斷單元，用于在當(dāng)前時(shí)刻接收到的量測(cè)數(shù)據(jù)中，判斷落入集群范 圍內(nèi)的量測(cè)數(shù)據(jù)的數(shù)目，將所述落入集群范圍內(nèi)的量測(cè)數(shù)據(jù)數(shù)目與上一時(shí)刻 集群目標(biāo)數(shù)作比較，當(dāng)所述落入集群范圍內(nèi)的量測(cè)數(shù)據(jù)數(shù)目大于上一時(shí)刻目 標(biāo)數(shù)時(shí)，進(jìn)行集群合批；否則，當(dāng)滿足分離條件時(shí)，進(jìn)行集群分批；多目標(biāo)跟蹤單元,用于在所述目標(biāo)判斷單元進(jìn)行集群分批后，對(duì)分批后 的目標(biāo)采用多目標(biāo)跟蹤，并將分批后的目標(biāo)發(fā)送給所述集群組隊(duì)單元，重新 組成集群；集群更新單元，用于接收所述目標(biāo)判斷單元對(duì)量測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行集群合批后 的量測(cè)數(shù)據(jù)，或者接收當(dāng)所述落入集群范圍內(nèi)的量測(cè)數(shù)據(jù)數(shù)目與上一時(shí)刻集 群目標(biāo)數(shù)相等，并且不滿足分離條件時(shí)的量測(cè)數(shù)據(jù)，并根據(jù)接收到的所述量 測(cè)數(shù)據(jù)和保存的上一時(shí)刻集群目標(biāo)狀態(tài)預(yù)測(cè)值，得到當(dāng)前時(shí)刻目標(biāo)狀態(tài)值和 下一時(shí)刻集群目標(biāo)狀態(tài)預(yù)測(cè)值。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述集群組隊(duì)單元進(jìn)行集 群組隊(duì)是通過集群組隊(duì)規(guī)則實(shí)現(xiàn)的，所述集群組隊(duì)規(guī)則包括自動(dòng)組隊(duì)和人工組隊(duì)；自動(dòng)組隊(duì)是將在連續(xù)時(shí)序內(nèi)，多個(gè)目標(biāo)"聚"在一塊，與其它目標(biāo)距離 相距較遠(yuǎn)，則將這樣的"聚"定義為一個(gè)集群；人工組隊(duì)是通過人工輸入方式指定集群中的目標(biāo)，將這些集群目標(biāo)看作 整體作為跟蹤目標(biāo)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述多目標(biāo)跟蹤單元具體 包括數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)子單元，用于將當(dāng)前時(shí)刻接收到的量測(cè)數(shù)據(jù)，與所述集群分批 后的目標(biāo)相關(guān)聯(lián)；更新濾波子單元，用于根據(jù)經(jīng)過所述數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)子單元關(guān)聯(lián)后的量測(cè)數(shù)據(jù) 和保存的上一時(shí)刻的集群目標(biāo)狀態(tài)預(yù)測(cè)值，對(duì)當(dāng)前時(shí)刻的集群目標(biāo)狀態(tài)進(jìn)行 估計(jì)，并對(duì)下一時(shí)刻集群目標(biāo)狀態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè)。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述多目標(biāo)跟蹤單元具體 還包括性能評(píng)估子單元，用于根據(jù)蒙特卡羅仿真統(tǒng)計(jì)對(duì)所述更新濾波子單元得 到的當(dāng)前時(shí)刻集群目標(biāo)狀態(tài)值和下一時(shí)刻集群目標(biāo)狀態(tài)預(yù)測(cè)值，進(jìn)行誤差計(jì) 算，并將結(jié)果輸出；航跡管理子單元，與所述更新濾波模塊協(xié)同工作，用于根據(jù)當(dāng)前時(shí)刻接 收到的量測(cè)數(shù)據(jù)，集群目標(biāo)狀態(tài)值與下一時(shí)刻集群目標(biāo)狀態(tài)的預(yù)測(cè)值，管理 集群目標(biāo)運(yùn)動(dòng)過程中的航跡情況。
10、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)子單元將 當(dāng)前時(shí)刻接收到量測(cè)數(shù)據(jù)，與所述集群分批后的目標(biāo)相關(guān)聯(lián)的方法包括根 據(jù)當(dāng)前時(shí)刻接收到的量測(cè)數(shù)據(jù)、上一時(shí)刻集群目標(biāo)狀態(tài)值和上一時(shí)刻的集群 目標(biāo)狀態(tài)預(yù)測(cè)值，根據(jù)殘差協(xié)方差矩陣計(jì)算跟蹤門，將所述量測(cè)數(shù)據(jù)與所述 跟蹤門相匹配，將落入跟蹤門內(nèi)的量測(cè)數(shù)據(jù)放入有效的量測(cè)數(shù)據(jù)集合中，通 過關(guān)聯(lián)算法將有效的量測(cè)數(shù)據(jù)與具體目標(biāo)相關(guān)聯(lián)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種地面集群目標(biāo)跟蹤系統(tǒng)，包括量測(cè)預(yù)處理模塊，用于對(duì)初始量測(cè)數(shù)據(jù)中不符合條件的回波進(jìn)行處理；群處理器模塊，用于在系統(tǒng)初始化時(shí)，將所述量測(cè)預(yù)處理模塊處理后的初始量測(cè)數(shù)據(jù)作為初始目標(biāo)，并選擇所述初始目標(biāo)組成集群，確定該集群的跟蹤點(diǎn)代表該集群被跟蹤；將初始化后收到的量測(cè)數(shù)據(jù)更新所述集群跟蹤點(diǎn)代表該集群被跟蹤，得到當(dāng)前時(shí)刻集群目標(biāo)狀態(tài)值。采用本發(fā)明所述方法，能夠得到當(dāng)前時(shí)刻地面目標(biāo)狀態(tài)值和下一時(shí)刻地面目標(biāo)狀態(tài)的預(yù)測(cè)值，并可即時(shí)顯示輸入和輸出數(shù)據(jù)。
文檔編號(hào)G01S7/00GK101339243SQ20081011851
公開日2009年1月7日 申請(qǐng)日期2008年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月15日
發(fā)明者李向楠, 征 覃, 郭榮華 申請(qǐng)人:覃 征;李向楠;郭榮華