一種基于雷達(dá)點(diǎn)跡的快速跟蹤目標(biāo)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及車輛跟蹤雷達(dá)數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域，特別是在多目標(biāo)車輛跟蹤過程中，實現(xiàn) 了目標(biāo)的快速起始于跟蹤，能夠快速準(zhǔn)確的對點(diǎn)跡與航跡進(jìn)行數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，屬于智能交通車 輛跟蹤領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 目標(biāo)跟蹤技術(shù)起源于上世紀(jì)50年代，經(jīng)過幾十年的研宄與發(fā)展，不論在軍事領(lǐng)域 還是人民的日常生活中，目標(biāo)跟蹤技術(shù)都起到了非常廣泛的用途，并取得了豐碩的成果。雷 達(dá)數(shù)據(jù)處理技術(shù)是目標(biāo)跟蹤基礎(chǔ)，其中最為重要的是雷達(dá)回波點(diǎn)跡與航跡之間的數(shù)據(jù)關(guān) 聯(lián)，數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的好壞直接影響到目標(biāo)跟蹤的質(zhì)量。
[0003] 多目標(biāo)跟蹤的點(diǎn)跡與航跡數(shù)據(jù)互聯(lián)問題就基本方法而言，概括來講可分為兩類： 極大似然類數(shù)據(jù)互聯(lián)算法和貝葉斯類數(shù)據(jù)互聯(lián)算法。其中極大似然類數(shù)據(jù)互聯(lián)算法是以觀 測序列的似然比為基礎(chǔ)的，貝葉斯數(shù)據(jù)互聯(lián)算法是以貝葉斯準(zhǔn)則為基礎(chǔ)的，主要包括最近 鄰域法、概率數(shù)據(jù)互聯(lián)算法、聯(lián)合概率數(shù)據(jù)互聯(lián)算法等。最近鄰域法的優(yōu)點(diǎn)是計算簡單，缺 點(diǎn)是在多回波環(huán)境下離目標(biāo)（特別是相距較近或者軌跡交叉的目標(biāo)）預(yù)測位置最近的候選 回波不一定是目標(biāo)的真實回波，有可能出現(xiàn)目標(biāo)的丟失或者誤跟現(xiàn)象。概率數(shù)據(jù)互聯(lián)算法 和聯(lián)合概率數(shù)據(jù)互聯(lián)算法跟蹤較為準(zhǔn)確但是計算量較大，不利于跟蹤的實時性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為了解決以上的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于雷達(dá)目標(biāo)點(diǎn)跡的快速目標(biāo)跟蹤 的方法。該方法包括如下步驟：
[0005] 本發(fā)明據(jù)以采用以下技術(shù)方案：
[0006] 步驟1 :對所有已建立的航跡進(jìn)行編號，分別為1，2, ...，n，并按照制定的波門規(guī) 則計算出每一個航跡對應(yīng)的波門大小與位置；
[0007] 步驟2 :對雷達(dá)目標(biāo)點(diǎn)跡信息進(jìn)行預(yù)處理，判斷是否為奇異值點(diǎn)，如是則剔除；
[0008] 步驟3 :將經(jīng)過預(yù)處理后的點(diǎn)跡分別與已建立以來的航跡的波門進(jìn)行匹配，記錄 每個點(diǎn)跡對應(yīng)的波門，并記錄每個波門內(nèi)點(diǎn)跡的個數(shù)，如果某些點(diǎn)跡沒有落入任何波門，則 保存當(dāng)成下一次航跡的開始；
[0009] 步驟4 :對波門內(nèi)的點(diǎn)跡進(jìn)行處理，如果波門內(nèi)點(diǎn)跡個數(shù)為0個，結(jié)束此航跡；如果 波門內(nèi)點(diǎn)跡個數(shù)為1個，進(jìn)行濾波預(yù)測并進(jìn)行航跡更新；如果波門內(nèi)點(diǎn)跡個數(shù)大于1個，將 點(diǎn)跡進(jìn)行凝聚成1個后，進(jìn)行濾波預(yù)測并進(jìn)行航跡更新。
[0010] 步驟1所述的波門規(guī)則是利用t時刻的目標(biāo)信息的最優(yōu)值Q(dt，vt，a t)，根據(jù)雷達(dá) 工作周期T的時間很短，可以認(rèn)為目標(biāo)在這個時間內(nèi)做的是勻速運(yùn)動，所以波門半徑r為：
[0011] r = vt*T+ A d
[0012] 其中Ad為測距誤差。波門圓心位置為：
[0013] x 軸：dx = dt*sin at
[0014]y軸：dy=dt*cosat
[0015] 步驟2所述的數(shù)據(jù)預(yù)處理是根據(jù)自身雷達(dá)特性，首先剔除明顯錯誤的點(diǎn)跡。使用 的雷達(dá)測量角度范圍[_心，AJ，測量距離最大值L，所有不在這個范圍內(nèi)的點(diǎn)都可以直接剔 除，以減少后面的運(yùn)算量。
[0016] 步驟3所述的經(jīng)過預(yù)處理后的點(diǎn)跡與所有的航跡波門進(jìn)行匹配，有以下幾種情 況：
[0017] (1)點(diǎn)跡沒有出現(xiàn)在任何一個波門內(nèi)；
[0018] (2)點(diǎn)跡僅僅落在一個波門內(nèi)；
[0019] (3)某些點(diǎn)跡同時落入多個波門內(nèi)。
[0020] 步驟4所述的對波門內(nèi)的點(diǎn)跡進(jìn)行處理，如果波門內(nèi)的點(diǎn)跡個數(shù)為0,則結(jié)束此航 跡；如果波門內(nèi)的點(diǎn)跡個數(shù)為1，則可直接進(jìn)行濾波預(yù)測并對航跡更新；如果波門內(nèi)的點(diǎn)跡 個數(shù)大于1，則先把點(diǎn)跡按照凝聚規(guī)則凝聚成一個點(diǎn)，然后再進(jìn)行濾波預(yù)測處理。點(diǎn)跡凝聚 規(guī)則可表述為一種改進(jìn)的最近鄰域法。假設(shè)某個波門內(nèi)有n個點(diǎn)跡 ni，n2,. . .，nn。最近鄰 域法的原理是把離預(yù)測值最近的點(diǎn)當(dāng)成下一時刻的測量值，但是在多回波環(huán)境下離預(yù)測位 置最近的候選點(diǎn)跡并不一定是目標(biāo)的真實回波。為了改善性能，提出了將波門內(nèi)所以點(diǎn)跡 都當(dāng)成候選點(diǎn)跡的解決方法，但是為了減少計算量，設(shè)定離預(yù)測位置最近的點(diǎn)跡（設(shè)為r〇 是真實回波的概率為P，P的大小選擇原則上大于〇. 5,因為離預(yù)測值越近的點(diǎn)跡是真實回 波的概率越大。波門內(nèi)除了最近的點(diǎn)跡剩下的所有點(diǎn)跡（n2，n 3. ..，nn)求出質(zhì)心，得到一個 點(diǎn)跡，這個點(diǎn)跡的為真實回波的概率為1-P。由此可以求出回波點(diǎn)跡的凝聚點(diǎn)％如下：
[0021]
[0022] 本發(fā)明的兩個關(guān)鍵點(diǎn)在于：其一，快速的航跡起始與航跡消除；其二，快速的進(jìn)行 點(diǎn)跡與航跡關(guān)聯(lián)。
[0023] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：
[0024] (1)相比傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)中的鄰域法，針對本文設(shè)計單目標(biāo)多雜波的情況下，本發(fā) 明所使用的方法比最近鄰域算法的跟蹤精度能提高50%以上；
[0025] (2)相比傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)中的概率數(shù)據(jù)互聯(lián)算法，省去了計算波門內(nèi)每個點(diǎn)跡是 正確回波點(diǎn)跡的概率，提高了跟蹤的實時性。
【附圖說明】
[0026] 圖1 :雷達(dá)回波點(diǎn)跡與航跡關(guān)聯(lián)流程圖；
[0027] 圖2 :雷達(dá)回波點(diǎn)跡預(yù)處理流程圖；
[0028] 圖3 :設(shè)定波門大小與位置示意圖；
[0029] 圖4 :本車載雷達(dá)應(yīng)用場合示意圖；
[0030] 圖5 :使用本文設(shè)計的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)方法對單目標(biāo)多雜波下的跟蹤效果圖；
[0031] 圖6 :使用本文設(shè)計的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)方法對單目標(biāo)多雜波下的X軸跟蹤誤差圖；
[0032] 圖7 :使用本文設(shè)計的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)方法對單目標(biāo)多雜波下的Y軸跟蹤誤差圖；
【具體實施方式】
[0033] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0034] 1、軟件設(shè)計和開發(fā)環(huán)境
[0035] 本發(fā)明涉及的一種基于雷達(dá)目標(biāo)點(diǎn)跡的快速目標(biāo)跟蹤的方法的設(shè)計開發(fā)環(huán)境如 下：
[0036] 操作系統(tǒng)：WindowXP系統(tǒng)及以上版本；
[0037] 軟件編譯環(huán)境：c/c++編譯器。
[0038] 如圖4根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例中的車載雷達(dá)安裝和使用場景示意圖如圖 所示，在車輛1的前端裝上車載雷達(dá)，雷達(dá)的測量有效距離最大L = 200m，有效角度A = [-21°，21° ]。由圖4可以看出車輛2、車輛3和車輛4在雷達(dá)的有效測量范圍，車輛5不 在雷達(dá)測量有效范圍。雷達(dá)正常工作后，能不斷傳送進(jìn)來車輛2、3和4的位置信息。
[0039] 2、基于雷達(dá)目標(biāo)點(diǎn)跡的快速目標(biāo)跟蹤的方法的實施流程如下：
[0040] 如圖1雷達(dá)開機(jī)工作后，工作流程如下：
[0041] 第一步：首先按照圖2流程圖對雷達(dá)回波點(diǎn)跡進(jìn)行預(yù)處理，如果目標(biāo)角度不在 [-21°，21° ]范圍內(nèi)，或者目標(biāo)距離大于200m，又或者目標(biāo)速度大于30m/s，都是屬于奇異 值，應(yīng)直接剔除；
[0042] 第