[发明专利]一种静止传感器平台的多目标联合分配与跟踪方法

摘要

本发明涉及一种静止传感器平台的多目标联合分配与跟踪方法，针对传感器组网多目标跟踪过程中存在传感器配置选择与跟踪问题，本发明提出采用以多传感器最小费用函数的目标函数为优化对象，通过引入传感器功耗来综合描述传感器量测目标距离和费用，使多传感器功耗最小化，首先完成传感器选择，其次依据传感器网络约束分配算法条件建立传感器与目标之间的关联关系并给出了多传感器MHT概率计算公式，以此为基础获取目标量测，估计目标状态。

主权项

1.一种静止传感器平台的多目标联合分配与跟踪方法，其特征在于该方法包括以下步骤：步骤1. 系统建模；步骤1.1给出线性多传感器多目标系统，如下：其中，是目标状态向量，，分别为时刻目标在直角坐标平面上的轴和轴上的坐标，分别为时刻目标在直角坐标平面上的轴和轴方向上的速度，是目标状态转移矩阵，是噪声矩阵，是系统量测，是观测矩阵；分别为过程噪声和量测噪声，服从标准的高斯分布；是选择传感器编号的参数，取值范围为，表示总的传感器个数；表示传感器的运动状态，，分别为时刻传感器在直角坐标平面上的轴和轴上的坐标，分别为时刻传感器在直角坐标平面上的\* MERGEFORMAT 轴和\* MERGEFORMAT 轴方向上的速度；步骤1.2确定给定传感器的线性误差模型为：\* MERGEFORMAT其中，\* MERGEFORMAT 表示目标\* MERGEFORMAT 与传感器\* MERGEFORMAT 之间的距离，\* MERGEFORMAT 是一个距离常数，\* MERGEFORMAT 是一个常协方差阵，\* MERGEFORMAT 采用目标的预测状态和传感器状态之间的距离，即\* MERGEFORMAT其中，是第个目标的预测状态和是第传感器状态；步骤1.3引入一个传感器功耗\* MERGEFORMAT 性能指标来综合描述精度和使用费用，如下所示：\* MERGEFORMAT其中，\* MERGEFORMAT 为传感器\* MERGEFORMAT 观测目标\* MERGEFORMAT 的使用功耗，包括两部分：估计误差协方差矩阵迹\* MERGEFORMAT 和传感器\* MERGEFORMAT 的使用费用\* MERGEFORMAT ；\* MERGEFORMAT 为折算系数，\* MERGEFORMAT 为重要性系数；步骤2. 功耗及其参数计算；步骤2.1 估计精度计算；针对使用功耗中的第一项\* MERGEFORMAT ，给定如下：\* MERGEFORMAT其中，\* MERGEFORMAT 为矩阵的迹，\* MERGEFORMAT 为采用第\* MERGEFORMAT 个传感器观测第\* MERGEFORMAT 个目标时的误差协方差阵，求法如下：\* MERGEFORMAT\* MERGEFORMAT\* MERGEFORMAT\* MERGEFORMAT\* MERGEFORMAT其中，\* MERGEFORMAT 是\* MERGEFORMAT 时刻选择传感器\* MERGEFORMAT 后的误差协方差阵，\* MERGEFORMAT 是\* MERGEFORMAT 时刻传感器\* MERGEFORMAT 被选择后的一步预测误差协方差阵，\* MERGEFORMAT 为\* MERGEFORMAT 时刻第\* MERGEFORMAT 个传感器观测第\* MERGEFORMAT 个目标时的滤波增益矩阵，\* MERGEFORMAT 是对应的单位矩阵，\* MERGEFORMAT 为\* MERGEFORMAT 时刻第\* MERGEFORMAT 个传感器观测第\* MERGEFORMAT 个目标时的测量残余协方差阵，\* MERGEFORMAT 为\* MERGEFORMAT 时刻的过程噪声协方差阵；步骤2.2 功耗系数和传感器费用选择；取\* MERGEFORMAT ，折算系数\* MERGEFORMAT 取值如下：\* MERGEFORMAT ，\* MERGEFORMAT其中，\* MERGEFORMAT 表示标准差计算；步骤3. 问题优化；步骤3.1 在获得性能指标之后，接下来就是考虑哪些传感器观测目标，并进一步获取目标量测；为此，给出如下传感器选择优化问题\* MERGEFORMAT其中\* MERGEFORMAT 表示多传感器多目标系统总的目标费用，\* MERGEFORMAT 表示选择变量，表示选择传感器\* MERGEFORMAT 观测目标,采用匈牙利方法可以解决该分配问题；步骤4. 量测关联过程；依据如上优化问题获取目标量测之后，接下来需要考虑量测关联问题，采用多传感器-多假设跟踪方法关联目标，这里主要计算多传感器-假设概率；步骤4.1 多传感器-多目标系统；在多传感器条件下，引入多传感器量测分配集：\* MERGEFORMAT该分配集描述了各个量测来自于那个传感器或者杂波，集合元素变量取值范围为，各个变量定义如下：\* MERGEFORMAT其中；多传感器MHT假设概率公式为：\* MERGEFORMAT其中，其中是第条假设，是累计量测，每个时刻量测包含目标量测和杂波量测，是第步的第条假设；假设新出现的目标量测和杂波量测分别服从强度为和的泊松分布，假设概率与量测分配集没有关系，是由于假设集和传感器选择之间是独立的；步骤4.2 多传感器多假设概率计算；根据多传感器目标量测和杂波量测的泊松分布假设，多传感器MHT概率公式如下：\* MERGEFORMAT其中，其中分别是新目标（航迹），杂波量测个数；表示事件量测来自于目标，表示检测到目标航迹，表示目标航迹被删除，分别是目标的检测概率和终止概率；表示第个目标的目标传感器量测的目标强度，表示第个量测对应的传感器量测的杂波强度，同MHT方法类似，选择多传感器假设概率最大的量测假设估计各个目标的状态。