基于速度約束的Hough變換快速航跡起始方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于傳感器網絡信息融合技術，設及數據融合中多目標航跡起始問題，提 供了一種密集雜波環(huán)境下快速起始航跡的新方法。
【背景技術】
[0002] 航跡起始是多目標航跡處理的首要問題，所謂航跡起始，就是利用各種關聯算法 和評判標準快速形成目標的真實航跡，并同時減少虛假航跡。由于航跡起始時，目標距離較 遠，傳感器探測的分辨力低、測量精度差，再加上真假目標的出現無真正的統(tǒng)計規(guī)律，因此 在多目標航跡處理中，航跡起始是一個很難處理的問題。
[0003] 目前的航跡起始算法主要包括順序處理方法和批處理方法兩類，在雜波密度較低 的環(huán)境中，順序處理方法通?？蒞取得較好的航跡起始效果，但是在密集雜波環(huán)境下，順序 處理方法將會形成許多虛假航跡，而批處理技術在該環(huán)境下可W得到較好的航跡起始效 果。批處理技術主要是指基于化U曲變換的起始方法，該方法將數據空間中難W解決的全 局檢測問題轉化為參數空間中相對容易解決的局部峰值檢測問題?；诨疷曲變換的航跡 起始方法具有很多優(yōu)點；1)可W檢測特定的曲線，因此，只要知道目標的一些先驗信息，就 可W檢測作特殊運動的目標；2化0U曲變換不要求目標的運動軌跡連續(xù)或可導，因此比較 適合處理低檢測概率下的斷續(xù)量測；3)Hou曲變換可W同時檢測多條曲線，因此能夠同時 對多目標進行檢測。也正是由于化U曲變換具有W上優(yōu)點，使得基于化U曲變換的航跡起 始方法成為當前航跡起始方法研究領域的熱點。然而，目前各種基于化U曲變換的方法僅 僅是粗略地估計數據空間中處于或近似處于同一直線的點在參數空間中對應的交點，并未 給出數據空間中處于同一直線的點在參數空間中準確的交點，因而在航跡起始階段，該類 方法雖然可W正確起始目標的航跡，但是也會起始許多由雜波產生的虛假航跡，不利于后 續(xù)的目標跟蹤。

【發(fā)明內容】

[0004] 1.要解決的技術問題
[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種密集雜波環(huán)境下快速起始航跡的新方法。該方法通 過對各次雷達掃描數據進行組合配對和速度約束，刪除部分由雜波形成的配對，利用化U曲 變換公式求出各配對在參數空間中準確的交點，通過參數空間分割和口限設置提取出公共 交點，得到候選航跡，再次利用速度約束對后續(xù)航跡進行篩選，得到最終的確認航跡。該方 法有效地抑制了雜波形成的虛假航跡，保證了航跡起始的快速性，有利于后續(xù)的目標跟蹤。
[0006] 2.技術方案
[0007] 本發(fā)明所述的基于化U曲變換的組合配對快速航跡起始方法，具體流程如圖1所 示。包括W下技術措施；將不同周期的回波數據進行兩點配對；利用目標的速度約束對配 對組合進行篩選，減少搭配組合數目；計算各組合在參數空間的準確交點；通過參數分割 和口限設置提取公共交點，形成候選航跡；再次利用速度約束對候選航跡進行篩選，得到確 認航跡。
[000引 3.有益效果
[0009] 本發(fā)明相比【背景技術】具有如下的優(yōu)點：
[0010] (1)該方法有效地抑制了雜波形成的虛假航跡；
[0011] (2)該方法提高了目標航跡起始的速度；
[0012] (3)該方法對雜波干擾具有更好地穩(wěn)健性。
【附圖說明】
[001引圖1 ;算法流程圖；
[0014] 圖2 ;直角坐標系中位于同一直線的3點；
[0015] 圖3 ;兩點組合的化U曲變換示意圖。
【具體實施方式】
[0016] W下結合說明書附圖對本發(fā)明作進一步詳細描述。參照說明書附圖，本發(fā)明目標 航跡起始分W下幾個步驟：
[0017] 1、問題描述
[001引在航跡起始時，目標一般距離雷達等傳感器距離很遠，并且沒有很大的機動，此時 可W將目標的運動近似為直線運動，目標的運動模型可W用勻速直線運動模型（CV)或勻 加速直線運動模型（CA)表示。此時目標航跡起始就可W簡化為雜波背景下的直線識別與 檢測問題。
[0019] 化U曲變換是檢測特征曲線常用的方法，因其良好的雜波抑制能力和優(yōu)異的起始 效果在航跡起始中得到了廣泛地關注和極大地發(fā)展。數據空間中一點經化U曲變換后映射 為參數空間中的一條曲線，而數據空間中一條直線經化U曲變換變換后映射為參數空間中 一點。如果將第i次掃描的一個回波點記為Ai，第i+1次掃描的一個回波點記為Aw，第i+2 次掃描的一個回波點記為Ai+2,將Ai與A W相連得到直線，經化U曲變換后映射為參 數空間中一點B，同理，將Aw與A 1+2相連得到直線4.A.2，經化U曲變換后映射為參數空 間中一點C，如圖2，圖3所示。如果Ai、Aw、Ai。在同一直線上，則參數空間中B點和C點 必然重合，如果Ai、Aw、Ai+2近似在同一直線上，即不石^與心4+;夾角接近0°，則參數空間 中B點和C點必定距離很近，否則兩點距離很遠。通過判斷參數空間中變換點分步的密集 程度即可檢測出目標航跡。
[0020] 2、各次掃描回波的配對組合與速度約束
[0021] 對于傳感器回波數據，只有來自不同掃描周期的量測點才能構成起始航跡，同一 掃描周期內即使存在構成直線的多個量測點，該條直線也不可能時目標航跡?？紤]將不 同掃描周期的兩點組合配對，構成一條直線，該樣就可W有效地避免同一掃描周期內的點 構成直線，減少了虛假航跡。在實際應用中，傳感器不可能每個掃描周期都能夠接收到 某一目標的回波點，如果僅僅將相鄰掃描周期的點配對相連，當出現目標回波"閃爍"的 情況時，例如6個掃描周期中每隔一個掃描周期丟失一個目標回波點，即目標回波出現 [1，0, 1，0, 1，0]，其中1表示某次掃描出現某個目標的回波點，0表示某次掃描不出現某個 目標的回波點，此時相鄰周期的回波點無法相連，會丟失其中3個周期某個目標的回波數 據，不利于目標航跡的正確起始。因此考慮將積累周期內不同周期的兩點配對相連形成直 線。例如，共有4個積累周期，每個積累周期得到的觀測值個數為叫，叫，叫，ri4,那么4個周 期內兩點配對組合的總數為rii (n2+n3+ri4) +ri2 (n3+ri4) +n3ri4。但是并不是任何2個來自不同掃 描周期的量測點都來自同一目標，只有滿足目標的一些運動特性的掃描點才有可能來自同 一目標，此處用目標的速度進行約束，只有運動速度與目標的運動參數相符的量測點才可 能來自同一目標。假設來自任意2個掃描周期的任意2個量測點的坐標分別為Di (X。yi)， 化咕，y2)，該2個量巧U點對應的掃描時亥Ij分別為t。t2,那么該兩個量^1點之間的距離為
[0022]
【主權項】
1.基于速度約束的Hough變換快速航跡起始方法，其特征在于包括以下步驟： 步驟1 :對傳感器各掃描周期的量測點進行兩兩組合配對，并進行速度約束； 步驟2 :對滿足約束的配對進行Hough變換，求出參數空間中對應的準確交點； 步驟3 :對參數空間進行分割并設置門限，提取出候選航跡； 步驟4 :通過去重復與速度再約束，得到最終的確認航跡。
2. 根據權利1所述的方法，其特征在于步驟2采取以下技術措施：對于滿足速度約束 的配對組合Di(Xl，yi)，D2 (x2,y2)，這兩個量測點之間的距離為
設該組合在參數空間的交點為（P，0)，其中P表示原點到直線的距離，0表示距離 向量與X軸正向的夾角，則有 P =x^os(0)+y1sin(0) (2) P =x2cos(0)+y2sin(0) (3) 解⑶、⑷構成的方程組，得到
將（6)式帶入⑶式，得到
至此，就可以求出每個配對組合在參數空間中對應的交點。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種密集雜波環(huán)境下基于速度約束的Hough變換的航跡快速起始新方法。該方法通過對各掃描周期內的傳感器量測數據進行組合配對和速度約束，刪除部分由雜波形成的配對，利用Hough變換公式求出各配對在參數空間中準確的交點，通過參數空間分割和門限設置提取出公共交點，得到候選航跡，再次利用速度約束對后續(xù)航跡進行篩選，得到最終的確認航跡。該方法有效地抑制了雜波形成的虛假航跡，保證了航跡的快速起始，對雜波干擾具有更好地穩(wěn)健性。
【IPC分類】G01S7-02
【公開號】CN104569923
【申請?zhí)枴緾N201510061025
【發(fā)明人】劉俊, 劉瑜, 何友, 董凱, 徐從安, 齊林, 孫順
【申請人】中國人民解放軍海軍航空工程學院
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2015年2月5日