基於貝葉斯理論的多傳感器檢測跟蹤聯合處理方法
2023-07-23 08:21:06
專利名稱：基於貝葉斯理論的多傳感器檢測跟蹤聯合處理方法
技術領域：
本發明屬於雷達技術領域，涉及目標檢測及跟蹤方法，可用於小信噪比目標的檢 測和跟蹤處理。
背景技術：
對於多傳感器融合，檢測融合和目標狀態估計融合常常是兩個分開處理的過程。多傳感器檢測融合系統對各傳感器的觀測數據或各傳感器的判決進行融合處理， 以使得融合系統的檢測性能更優。多傳感器檢測融合系統由融合中心及多部傳感器構成， 融合系統的融合方式可分為集中式和分布式兩種。在集中式融合方式下，各傳感器將其觀 測數據直接傳輸到融合中心，融合中心根據所有傳感器的觀測數據進行假設檢驗，從而形 成最終的判決。在分布式融合方式下，各個傳感器首先基於各自的觀測進行判決，然後將 判決結果傳送到融合中心；融合中心根據所有傳感器的判決進行假設檢驗，並形成系統最 終的判決。集中式融合方式的優點是利用了所有傳感器的觀測數據，因此可以獲得較好的 檢測性能。其缺點是為了完成每次檢測，各傳感器均須傳送全部觀測數據至融合中心，因 此數據傳輸量較大，不易工程實現。和集中式融合方式相比，分布式融合方式則具有數據 傳輸量小、融合中心計算量小等優點。由於分布式融合系統具有上述優點，因此一直受到 廣泛的重視。當各傳感器判決的虛警概率和檢測概率已知時，融合中心能夠較容易地按照 Neyman-Pearson準則確定融合規則；而當各傳感器判決的虛警概率和檢測概率未知時，如 何更優地確定融合中心的融合規則是研究的一個重點。多傳感器目標狀態估計融合系統對各傳感器或融合中心的目標狀態的估計值進 行融合，以使得融合後的目標狀態的估計值更加準確。多傳感器目標狀態估計融合系統的 融合結構可以分為三類集中式、分布式和混合式。集中式融合就是所有傳感器的量測數 據都傳送到融合中心進行處理和融合，也稱為量測融合。在集中式融合結構中，融合中心可 以利用所有傳感器的原始量測數據，沒有任何信息的損失，因而融合結果是最優的。但是這 種結構需要頻帶很寬的數據傳輸鏈路來傳輸原始量測數據，並且需要較強處理能力的融合 中心。在分布式融合結構中，每個傳感器都有自己的處理器，能夠形成局部航跡，融合中心 主要對各局部航跡進行融合。這種結構對信道容量要求低，系統生命力強，在工程上易於實 現。混合式融合是集中式融合和分布式融合的一種綜合，融合中心得到的可能是原始量測 數據，也可能是局部航跡數據。對於多傳感器目標狀態估計融合系統，研究主要集中在各種 融合結構的融合算法上。相對於單傳感器而言，上述的多傳感器檢測融合系統和多傳感器目標狀態融合系 統雖然其檢測和跟蹤性能得到了改善，但是它們都沒有完全利用觀測數據所提供的信息， 由此限制了其性能的改善。
發明內容
本發明的目的在於克服上述多傳感器檢測融合系統和多傳感器目標狀態融合系統的不足，提出了一種基於貝葉斯理論的多傳感器檢測跟蹤聯合處理方法，以充分利用可 以利用的信息，提高系統的檢測和跟蹤性能。為實現上述目的，本發明的多傳感器檢測跟蹤聯合處理方法，包括如下步驟1)將目標的動態模型和目標存在狀態的轉移概率矩陣以概率的形式聯合表示為 P (yk+11 yk)，其中yk表示k時刻目標聯合狀態，yk+1表示k+Ι時刻目標聯合狀態，目標聯合狀 態yk的具體形式為
權利要求
1. 一種基於貝葉斯理論的多傳感器檢測跟蹤聯合處理方法，包括如下步驟1)將目標的動態模型和目標存在狀態的轉移概率矩陣以概率的形式聯合表示為 P (yk+11 yk)，其中yk表示k時刻目標聯合狀態，yk+1表示k+Ι時刻目標聯合狀態，目標聯合狀態yk的具體形式為yk = (xk，Ek)，&表示k時刻目標運動狀態，Ek表示k時刻目標存在狀態；2)將目標聯合狀態yk與第i個傳感器k時刻整個觀測空間的觀測數據^之間的關係以概率的形式表示為
2.根據權利要求1所述的多傳感器檢測跟蹤聯合處理方法，其中步驟1)中的目標的動 態模型，表示為Xk+i = fk (Xk) +wk式中，xk+1表示k+Ι時刻目標運動狀態，xk表示k時刻目標運動狀態，fk( ·)表示k時 刻目標的狀態轉移函數，wk表示k時刻目標動態模型的噪聲。
3.根據權利要求1所述的多傳感器檢測跟蹤聯合處理方法，其中步驟1)中的目標存在 狀態的轉移概率矩陣，表示為V Pd I-^dy式中，Pb表示目標存在狀態從目標不存在假設轉移到目標存在假設的概率，Pd表示目 標存在狀態從目標存在假設轉移到目標不存在假設的概率，Pb和Pd的具體形式為Pb = P (Ew = H11 Ek = H0)Pd = P(Ew = H0IEk = H1)式中，P表示概率，Ek+1表示k+Ι時刻目標存在狀態，Ek表示k時刻目標存在狀態，目標 存在狀態&為一齊次的二值馬爾可夫鏈，Ek e {H0, HJ，其中Hc^PH1分別表示目標不存在 和目標存在的假設。
4.根據權利要求1所述的多傳感器檢測跟蹤聯合處理方法，其中步驟幻中的觀測數據 Zt，表示為
5.根據權利要求1所述的多傳感器檢測跟蹤聯合處理方法，其中步驟4)中目標聯合狀 態的後驗概率分布/^yit Iζ〖)，採用如下公式計算
6.根據權利要求1所述的多傳感器檢測跟蹤聯合處理方法，其中步驟7)中各傳感器目 標運動狀態的後驗概率分布屍I盡= H1,Ζ〖)，採用如下公式計算
7.根據權利要求1所述的多傳感器檢測跟蹤聯合處理方法，其中步驟8)中各傳感器的 預測概率分布1Ζ；)，採用如下公式計算
全文摘要
本發明公開了一種基於貝葉斯理論的多傳感器檢測跟蹤聯合處理方法，主要解決現有多傳感器融合系統檢測性能差的問題。其實現過程是1.設定目標的運動模型；2.設定目標的觀測模型；3.對各傳感器初始化預測概率分布；4.各傳感器利用各自的觀測計算目標聯合狀態的後驗概率分布，並將其傳送至融合中心；5.融合中心融合得到融合後目標存在的後驗概率；6.根據設定的檢測閾值檢測目標是否存在；7.融合中心融合得到融合後目標運動狀態的後驗概率分布，並對目標運動狀態進行估計；8.各傳感器對目標聯合狀態進行預測；9.重複步驟4至步驟8對目標進行持續的檢測和跟蹤。本發明具有檢測性能好的優點，可直接利用觀測數據對目標進行檢測和跟蹤。
文檔編號G01S7/00GK102147468SQ20111000311
公開日2011年8月10日 申請日期2011年1月7日 優先權日2011年1月7日
發明者劉宏偉, 夏雙志, 戴奉周 申請人:西安電子科技大學