《電子技術(shù)應(yīng)用》
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一種新型多雷達多目標粒子濾波檢測前跟蹤算法
2021年電子技術(shù)應(yīng)用第1期
潘 凱，陳 霄
杭州電子科技大學(xué) 通信信息傳輸融合技術(shù)國防重點學(xué)科實驗室，浙江 杭州310018
摘要： 針對多雷達多目標檢測跟蹤中，當目標間距較近時，易出現(xiàn)的目標點跡偏移問題，提出了一種新型多雷達多目標粒子濾波檢測前跟蹤算法(NM-PF-TBD)。算法采用雙層粒子濾波結(jié)構(gòu)，在目標跟蹤層中對某一目標跟蹤時，首先基于上周期其他目標點跡，重新計算傳感器探測信息，其次，基于修正后的傳感器探測信息計算粒子權(quán)值，然后，基于粒子群中不同權(quán)重粒子的分布情況，刪除有害粒子，補充有益粒子，避免重采樣后的跟蹤粒子群中心偏移，從而保證目標點跡不發(fā)生偏移。仿真結(jié)果表明,與其他算法相比，本文所提算法能夠在遠距離觀測多個較近目標時，準確關(guān)聯(lián)目標點跡，提高目標精度。
中圖分類號： TN95
文獻標識碼： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.200585
中文引用格式： 潘凱，陳霄. 一種新型多雷達多目標粒子濾波檢測前跟蹤算法[J].電子技術(shù)應(yīng)用，2021，47(1)：108-112.
英文引用格式： Pan Kai，Chen Xiao. A new type of multi-radar multi-target particle filter tracking before detection algorithm[J]. Application of Electronic Technique，2021，47(1)：108-112.
A new type of multi-radar multi-target particle filter tracking before detection algorithm
Pan Kai，Chen Xiao
National Defense Key Discipline Laboratory of Communication and Information Transmission and Fusion Technology, Hangzhou Dianzi University，Hangzhou 310018，China
Abstract： Aiming at the problem of target track offset that easily occurs in multi-radar multi-target detection and tracking when the target distance is close, this paper proposes a new type of multi-radar multi-target particle filter tracking before detection algorithm(NM-PF-TBD). The algorithm uses a two-layer particle filter structure. When tracking a target in the target tracking layer, the sensor detection information is recalculated based on other target points in the previous cycle. Secondly, the particle weight is calculated based on the corrected sensor detection information, and then. Based on the distribution of particles with different weights in the particle swarm, it deletes harmful particles, supplements beneficial particles, and avoids the shift of the center of the tracking particle swarm after re-sampling, so as to ensure that the target point trace does not shift. Simulation results show that, compared with other algorithms, the algorithm proposed in this paper can accurately correlate target traces and improve target accuracy when observing multiple closer targets at a long distance.
Key words : particle filter；track-before-detect；multiple target；long distance；echo signal

0 引言

    基于粒子濾波的檢測前跟蹤方法(Particle Filter Track-Before-Detect，PF-TBD)是一種常用的檢測前跟蹤算法，是一種基于蒙特卡洛實驗的遞歸貝葉斯濾波算法[1-2]。由于該算法不受系統(tǒng)是否線性的條件限制，不僅能夠有效解決目標檢測跟蹤中存在的線性高斯問題[3]，而且對于非線性、非高斯問題[4-6]，近年來，隨著多傳感器網(wǎng)絡(luò)的廣泛應(yīng)用，研究者們將PF-TBD算法用于多傳感器對多個距離較近目標的檢測跟蹤問題，并取得了很多研究成果。文獻[7]提出了多目標粒子濾波PSFIP雙層算法，該算法用于目標距離較近的多目標跟蹤，比IP雙層算法有更好跟蹤能力，其估計目標數(shù)目也相對準確。文獻[8]提出了基于并行分區(qū)狀態(tài)采樣的粒子濾波改進算法，該算法用于目標臨近條件下的多目標跟蹤，降低了目標相互鄰近時的干擾，提高了跟蹤精度。

    盡管研究者們?nèi)〉昧撕芏喑晒嵌鄶?shù)成果主要用于目標距離傳感器較近的檢測跟蹤問題，利用目標的運動狀態(tài)信息差異進行目標點跡的區(qū)分。而當目標距離傳感器較遠且目標運動信息差異不大時，由于一個目標的粒子群跟蹤范圍內(nèi)包括多個目標的探測信息，可能引起該粒子群中邊緣粒子權(quán)重異常增大，進而導(dǎo)致目標點跡偏移，甚至錯誤關(guān)聯(lián)至其他較近目標的航跡。

    針對此類問題，本文提出了一種新型多雷達多目標雙粒子濾波檢測前跟蹤算法(A New Type of Multi-radar Multi-target Tracking Before Detection Algorithm，NM-PF-TBD)，該算法在目標跟蹤層中對某一目標進行跟蹤時，通過傳感器探測信息修正和目標跟蹤粒子群修正，避免重采樣后的跟蹤粒子群中心偏移，從而降低了目標跟蹤點跡發(fā)生偏移概率。




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作者信息:

潘  凱，陳  霄

(杭州電子科技大學(xué) 通信信息傳輸融合技術(shù)國防重點學(xué)科實驗室，浙江 杭州310018)

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