基于傳感器軌跡id調(diào)整phd過(guò)濾器中的強(qiáng)度的權(quán)重的制作方法
【專利說(shuō)明】基于傳感器軌跡ID調(diào)整PHD過(guò)濾器中的強(qiáng)度的權(quán)重
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)與下面的共同未決美國(guó)專利申請(qǐng)相關(guān)，其在此通過(guò)引用并入本文:
[0003]與本申請(qǐng)同一日期提交的，題為“MERGINGINTENSIIES IN A PHD FILTER BASEDON A SENSOR TRACK ID”的美國(guó)專利申請(qǐng)序號(hào)14/448，808 (代理人檔案號(hào)H0043916)；
[0004]與本申請(qǐng)同一日期提交的，題為“UPDATINGINTENSITIES IN APHD FILTER BASEDON A SENSOR TRACK ID”的美國(guó)專利申請(qǐng)序號(hào)14/448，803 (代理人檔案號(hào)H0043754) ?’以及
[0005]與本申請(qǐng)同一日期提交的，題為“TWO STEP PRUNING IN A PHD FILTER”的美國(guó)專利申請(qǐng)序號(hào)14/448，819 (代理人檔案號(hào)H0045530)。
【背景技術(shù)】
[0006]看到和規(guī)避或者感知和規(guī)避(SAA)的目的是在具有或者不具有有源的(active)的基于應(yīng)答機(jī)的防撞系統(tǒng)的情況下為無(wú)人飛行器系統(tǒng)(UAS)提供針對(duì)所有空中交通的執(zhí)行自間隔(self-separat1n)和防撞的能力。SAA需要UAS在本機(jī)(ownship)飛行器的操作附近檢測(cè)和追蹤入侵者飛行器，從而識(shí)別執(zhí)行自間隔和防撞所需的導(dǎo)引機(jī)動(dòng)(guidancemaneuver)。檢測(cè)和追蹤功能是UAS SAA能力的關(guān)鍵使能者(enabler)，因?yàn)閁AS不能執(zhí)行針對(duì)未檢測(cè)、未追蹤入侵者飛行器的自間隔或者防撞機(jī)動(dòng)。檢測(cè)功能涉及使用監(jiān)測(cè)傳感器來(lái)測(cè)量入侵者飛行器相對(duì)于本機(jī)UAS的位置。追蹤功能涉及將監(jiān)測(cè)傳感器測(cè)量結(jié)果融合在一起以估計(jì)入侵者飛行器相對(duì)于本機(jī)UAS的軌線統(tǒng)計(jì)(本文也被稱為軌跡)。監(jiān)測(cè)傳感器提供了具有對(duì)應(yīng)測(cè)量結(jié)果ID的測(cè)量結(jié)果，其可以是跨時(shí)間相關(guān)或者跨時(shí)間隨機(jī)的。
[0007]追蹤功能通過(guò)如下來(lái)估計(jì)入侵者飛行器的軌跡:使用數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)算法來(lái)將測(cè)量結(jié)果分配到當(dāng)前軌跡，使用過(guò)濾器將傳感器測(cè)量結(jié)果與軌跡統(tǒng)計(jì)的當(dāng)前估計(jì)融合，以及使用軌線管理器，其監(jiān)督傳感器融合操作、發(fā)起軌跡、保持軌跡并刪除軌跡。
[0008]—個(gè)追蹤系統(tǒng)使用隨機(jī)有限集(RFS)來(lái)追蹤用于UAS SAA的多個(gè)入侵者飛行器(IA)，其中RFS為多假設(shè)測(cè)試(MHT)方法的實(shí)施方式。RFS將多重IA追蹤問(wèn)題投射到集值狀態(tài)空間中，在那里使用其一階矩(在本文中也被稱為強(qiáng)度)來(lái)近似集值狀態(tài)矢量和集值測(cè)量結(jié)果矢量的統(tǒng)計(jì)，并將其應(yīng)用于貝葉斯過(guò)濾器框架中以使用高斯混合來(lái)估計(jì)IA軌跡統(tǒng)計(jì)。所得到的過(guò)濾器被稱為概率假設(shè)密度(PHD)過(guò)濾器。強(qiáng)度指的是權(quán)重、狀態(tài)平均矢量、以及集值狀態(tài)空間的元素的狀態(tài)協(xié)方差矩陣，其中此元素對(duì)應(yīng)于軌跡的統(tǒng)計(jì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]在一個(gè)實(shí)施例中，提供了用于利用概率假設(shè)密度過(guò)濾器追蹤多個(gè)對(duì)象的方法。該方法包括獲得對(duì)應(yīng)于具有至少一個(gè)傳感器的第一對(duì)象的多個(gè)測(cè)量結(jié)果，該至少一個(gè)傳感器提供了針對(duì)多個(gè)測(cè)量結(jié)果的一個(gè)或多個(gè)第一軌跡ID。Tk軌跡強(qiáng)度基于多個(gè)測(cè)量結(jié)果針對(duì)第一對(duì)象生成，Tk軌跡強(qiáng)度包括權(quán)重，狀態(tài)平均矢量、以及在時(shí)間T k時(shí)第一對(duì)象的軌跡的統(tǒng)計(jì)的狀態(tài)協(xié)方差矩陣。Tk+1預(yù)測(cè)強(qiáng)度基于1\軌跡強(qiáng)度針對(duì)第一對(duì)象生成，Tk+1預(yù)測(cè)強(qiáng)度對(duì)應(yīng)于時(shí)間Tk+1，其中Tk+1預(yù)測(cè)強(qiáng)度包括基于T 3九跡強(qiáng)度的權(quán)重的預(yù)測(cè)的權(quán)重。多個(gè)測(cè)量結(jié)果由多個(gè)傳感器獲得，其中多個(gè)傳感器包括至少一個(gè)傳感器，其中多個(gè)傳感器為多個(gè)測(cè)量結(jié)果提供了多個(gè)第二軌跡ID，其中多個(gè)測(cè)量結(jié)果對(duì)應(yīng)于時(shí)間Tk+1。多個(gè)第二軌跡ID與一個(gè)或多個(gè)第一軌跡ID相比較。如果一個(gè)或者多個(gè)第一軌跡ID的全部與多個(gè)第二軌跡ID的任何軌跡ID相匹配，則預(yù)測(cè)的權(quán)重被乘以第一值。如果少于全部的一個(gè)或者多個(gè)第一軌跡ID與多個(gè)第二軌跡ID的任何軌跡ID相匹配，則預(yù)測(cè)的權(quán)重被乘以第二值，其中第二值比第一值大。該方法然后確定在與第一值或者第二值相乘之后是否基于預(yù)測(cè)的權(quán)重刪改Tk+1預(yù)測(cè)強(qiáng)度。如果Tk+1預(yù)測(cè)強(qiáng)度未被刪改，則T k+1軌跡強(qiáng)度針對(duì)在時(shí)間T k+1的第一對(duì)象基于T k+1預(yù)測(cè)強(qiáng)度而被生成，Tk+1軌跡強(qiáng)度具有基于預(yù)測(cè)權(quán)重的做乘法(multiplying)的更新權(quán)重。
【附圖說(shuō)明】
[0010]應(yīng)理解的是，附圖僅僅描繪了示意性的實(shí)施例并且因此不被認(rèn)為是在范圍方面的限制，示例性實(shí)施例將通過(guò)使用附圖以另外的特征和細(xì)節(jié)進(jìn)行描述，其中:
[0011]圖1為示例環(huán)境的框圖，其中可以使用基于PHD過(guò)濾器的追蹤系統(tǒng)。
[0012]圖2為圖1的環(huán)境中使用的示例追蹤系統(tǒng)的框圖。
[0013]圖3為用于利用圖2的追蹤系統(tǒng)追蹤多個(gè)對(duì)象的示例性方法的流程圖。
[0014]根據(jù)慣例，各種所述特征并非按比例繪制，而是被繪制成強(qiáng)調(diào)與示例性實(shí)施例相關(guān)的特定特征。
【具體實(shí)施方式】
[0015]本文所述主題提供了調(diào)整強(qiáng)度的權(quán)重的方法，其是在概率假設(shè)密度(PHD)過(guò)濾器中通過(guò)使用由一個(gè)或多個(gè)傳感器提供的軌跡標(biāo)識(shí)符(ID)而被追蹤。軌跡ID是由傳感器提供的標(biāo)識(shí)符，其中標(biāo)識(shí)符跨時(shí)間與一系列測(cè)量結(jié)果相關(guān)聯(lián)。軌跡ID的一種類型是國(guó)際民航組織(ICA0)飛行器地址，其通過(guò)飛行器連同對(duì)應(yīng)的測(cè)量結(jié)果信息被發(fā)射，并且通過(guò)傳感器連同對(duì)應(yīng)的測(cè)量結(jié)果信息被接收。能夠接收此類ICA0飛行器地址的傳感器的示例包括廣播式自動(dòng)相關(guān)監(jiān)視(ADS-B)傳感器以及空中防撞系統(tǒng)(TCAS)模式S傳感器。另一類型的軌跡ID是來(lái)自傳感器的隨著時(shí)間推移而使測(cè)量結(jié)果相關(guān)的標(biāo)識(shí)符。特別地，此類傳感器通過(guò)隨著時(shí)間推移而使測(cè)量結(jié)果相關(guān)并且向那些軌跡分配ID而識(shí)別對(duì)象的軌跡。這些ID連同測(cè)量結(jié)果由傳感器提供。因?yàn)橛蓚鞲衅魃墒蛊渥约旱臏y(cè)量結(jié)果隨著時(shí)間的推移而相關(guān)的這些ID，所以這些ID是傳感器特定的。即，即使第一傳感器和第二傳感器可以獲得相同對(duì)象的測(cè)量結(jié)果，第一傳感器和第二傳感器也使其自己的測(cè)量結(jié)果，而不是其它傳感器的測(cè)量結(jié)果相關(guān)；因此，每個(gè)傳感器所提供的軌跡ID是不同的，并對(duì)應(yīng)于來(lái)自那個(gè)傳感器而不是其它傳感器的測(cè)量結(jié)果。為相關(guān)聯(lián)的測(cè)量結(jié)果提供此類軌跡ID的傳感器的示例包括TCAS模式C傳感器、某些LiDAR、以及某些雷達(dá)。本文描述的主題利用了這些軌跡ID來(lái)改善多個(gè)對(duì)象可以以其在PHD過(guò)濾器中被追蹤的準(zhǔn)確性和效率。
[0016]圖1是示例環(huán)境的框圖，其中可以使用基于PHD過(guò)濾器的追蹤系統(tǒng)102。在本文所示的示例中，追蹤系統(tǒng)102被安裝在飛行器104內(nèi)，然而，追蹤系統(tǒng)102可被安裝在任何交通工具內(nèi)或者可以是獨(dú)立的系統(tǒng)。追蹤系統(tǒng)102被配置成檢測(cè)并追蹤在該環(huán)境中的其它對(duì)象。在這個(gè)示例中，追蹤系統(tǒng)102被配置成檢測(cè)在空中的對(duì)象，例如入侵者飛行器(IA) 106, 108。在示例中，追蹤系統(tǒng)102是感知和規(guī)避(SAA)系統(tǒng)的一部分，并且飛行器104是無(wú)人飛行器系統(tǒng)(UAS)。
[0017]圖2為示例追蹤系統(tǒng)102的框圖。追蹤系統(tǒng)102包括多個(gè)傳感器202-206，其被配置成檢測(cè)傳感器202-206周圍的環(huán)境中的對(duì)象。多個(gè)傳感器202-206可以包括任何適合的傳感器，例如雷達(dá)202，TCAS傳感器203，ADS-B傳感器204，光學(xué)照相機(jī)205，以及LiDAR206。也可以使用其它傳感器。此外，可以使用任何數(shù)目的傳感器，其包括多個(gè)相同類型的傳感器。傳感器202-206被耦合到一個(gè)或多個(gè)處理設(shè)備208。傳感器202-206被配置成獲得測(cè)量結(jié)果，并發(fā)送測(cè)量結(jié)果到一個(gè)或多個(gè)處理設(shè)備208。如上所述，一些或者所有的傳感器202-206可被配置成將軌跡ID連同測(cè)量結(jié)果發(fā)送到一個(gè)或多個(gè)處理設(shè)備208。
[0018]一個(gè)或多個(gè)處理設(shè)備208被配置成基于從傳感器202-206接收的測(cè)量結(jié)果來(lái)追蹤多個(gè)對(duì)象(例如入侵者飛行器106，108)。為了追蹤對(duì)象，一個(gè)或多個(gè)處理設(shè)備208被配置成執(zhí)行存儲(chǔ)在耦合到一個(gè)或多個(gè)處理設(shè)備208的一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備212上的指令210。當(dāng)由一個(gè)或多個(gè)處理設(shè)備208執(zhí)行時(shí)，指令210引起一個(gè)或多個(gè)處理設(shè)備208基于來(lái)自傳感器202-206的測(cè)量結(jié)果實(shí)現(xiàn)動(dòng)作以追蹤對(duì)象。一個(gè)或多個(gè)處理設(shè)備208可以包括中央處理單元(CPU)，微控制器，微處理器(例如，數(shù)字信號(hào)處理器)，現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)，專用集成電路(ASIC)，或者其它處理設(shè)備。在某些示例中，一個(gè)或多個(gè)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備212包括非易失性電子硬件設(shè)備，以用于存儲(chǔ)機(jī)械可讀數(shù)據(jù)和指令。在示例中，一個(gè)或多個(gè)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備212將信息存儲(chǔ)在用于存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)可讀指令或者數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的任何適合的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上。計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可以被實(shí)現(xiàn)為可由一個(gè)或多個(gè)處理設(shè)備208訪問(wèn)的任何可用的介質(zhì)。適合的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可包括存儲(chǔ)介質(zhì)，例如磁性或者光學(xué)介質(zhì)。例如，存儲(chǔ)介質(zhì)可以包括傳統(tǒng)的硬盤，光盤只讀存儲(chǔ)器(⑶-R0M)，固態(tài)驅(qū)動(dòng)器(SSD)，其它閃速存儲(chǔ)器，只讀存儲(chǔ)器(ROM)，以及電可擦除可編程ROM(EEPROM)。一個(gè)或多個(gè)處理設(shè)備208還被耦合到存儲(chǔ)器214，存儲(chǔ)器214被配置成在由一個(gè)或多個(gè)處理設(shè)備208的執(zhí)行期間存儲(chǔ)數(shù)據(jù)和指令。存儲(chǔ)器214可以包括易失或者非易失介質(zhì)，例如隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)(包括但不限于同步動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(SDRAM)，雙倍數(shù)