[发明专利]一种联合ADS-B信息的多航空器检测与跟踪方法

说明书

本发明公开了一种联合ADS‑B信息的多航空器检测与跟踪方法，包括以下步骤：S1：对航空器回传的ADS‑B信号进行解码，得到航空器在二维图像中的位置信息和身份标识；S2：将连续两帧二维图像与二维图像中的位置信息和身份标识输入至深度卷积神经网络中，进行训练；S3：利用训练好的深度卷积神经网络，对连续两帧二维图像进行目标检测与跟踪。本发明提出了一个检测及跟踪一体化的跟踪框架，并且结合了多航空器已有的ADS‑B技术对该框架进行辅助训练，缓解在多目标跟踪中由于目标之间相似度过高和相互遮挡造成的目标丢失，ID频繁交换以及轨迹不完整等问题，同时改善了漏检的情况，也使检测结果更加准确。

技术领域

本发明属于航空器场面检测技术领域，具体涉及一种联合ADS-B信息的多航空器检测与跟踪方法。

背景技术

随着国内近些年民用航空的发展，全国各地有越来越多的机场建立起来并且规模也在不断的扩大，与此同时机场场面也变得更加的复杂。国际民航组织开展了新的场面监控系统，即“先进场面运动引导控制系统”，该系统要求能够监视机场场面当中运动的目标，引导目标的运动路线以避免不同目标运动发生冲突，其中基于机场场面的监督作为一项基础任务扮演着非常重要的角色。与此同时机场内的多项新技术也得到了广泛的推广与应用，其中包含了ADS-B自动相关监视广播式技术。航空器首先通过ADS-B机载设备从全球卫星导航系统(GNSS)、惯性导航系统(INS)和飞行管理系统(FMS)等其他机载传感器获得飞行的实时数据，这一数据是全方位的，包含位置、高度、时间、速度、航班号信息、驾驶员输入信息和航迹信息等。

借助卫星数据链等通信技术全天候不间断地以广播形式自动播送给其他装有ADS-B设备的航空器及地面基站，从而实现航空器和航空器与航空器和地面监视设备之间信息的实时可见。如何有效地检测、跟踪场面当中的运动目标是实现A-SMGCS的基础，本发明结合ADS-B技术和现有的检测与跟踪技术联合提出了一种新的机场场面视频监督方法。

对于空中交通管制而言，最为显著的优势在于它能够更全面地监控空中交通的运行情况，切实参与到空中交通管制工作的具体流程中，ADS-B技术还会将地面、空中设备以及管制监控系统科学有效地结合在一起，从而实现空地信息的实时互享，一方面可以更好地监控高空的交通运行情况，另一方面还能够更好地服务低空飞行与地面目标。

多航空器跟踪的主要任务是对于连续输入的视频或者图像序列，利用图像信息对图片中航空器进行检测并且在连续帧中对具有同一ID号的航空器进行跨帧之间的关联最终形成一个完整的轨迹。不同于其他的多目标跟踪使用场景，在多航空器跟踪中，目标具有很高的外观相似性，从而使得目前比较常用的检测与跟踪算法很难很好地区分不同的航空器，最终导致跟踪结果比较差，并且很容易发生目标ID的交换。而航空器不同于其他的目标，它自身携带了ADS-B自动相关监视广播式技术，ADS-B技术中包含了许多在跟踪和检测任务中可以使用的信息，比如位置、时间和航班号等，同时ADS-B信号具有较好的实时性，这些都可以用来改善当前的目标检测、跟踪的结果。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有目标检测与跟踪算法冗余度较高且跟踪效果较差的问题，提出了一种联合ADS-B信息的多航空器检测与跟踪方法。

本发明的技术方案是：一种联合ADS-B信息的多航空器检测与跟踪方法包括以下步骤：

S1：对航空器回传的ADS-B信号进行解码，得到航空器在二维图像中的位置信息和身份标识；

S2：将航空器的连续两帧二维图像与二维图像中的位置信息和身份标识输入至由FPN网络和attention-RPN网络组成的深度卷积神经网络中，进行训练；

S3：利用训练好的深度卷积神经网络，对连续两帧二维图像进行目标检测与跟踪，完成多航空器的目标检测与跟踪。

本发明的有益效果是：