有效
多目标跟踪方法、系统以及存储介质
徐刚、刘韬、张慧、黄岩、洪伟
东南大学
摘要
本申请提供一种多目标跟踪方法、系统以及存储介质,所述方法通过在目标关联时,利用目标参数建立近邻约束方程,以降低关联错误而造成跟踪失败或产生虚假目标的几率,从而提高目标关联正确率、降低目标跟丢概率;另外为了降低雷达量测误差,利用多帧数据进行线性拟合和投影,作为卡尔曼滤波输入,使得目标随机变量均值和误差协方差矩阵逼近高斯分布,从而提高目标的跟踪精度。
1.一种多目标跟踪方法,应用于车载雷达,其特征在于,所述多目标跟踪方法包括:根据获取的第一目标值通过参数约束选取第一检测目标;将所述第一检测目标与已确立跟踪目标群中的目标进行数据关联;判断关联结果是否匹配;当判断出所述关联结果匹配成功时,对所述第一检测目标的参数进行拟合修正;对所述第一检测目标的参数进行卡尔曼滤波修正;以及输出所述第一检测目标的已修正的参数;其中,在根据获取的第一目标值通过参数约束选取第一检测目标的步骤中,包括:根据已确立跟踪目标群中的一目标当前帧的位置,预测下一相邻帧所述目标的位置;计算所述目标的多普勒预测值以及与车载雷达的目标角度;计算所述目标测量的多普勒值与所述多普勒预测值的差值;获取所述差值在预设范围的保留目标;计算所述保留目标与所述目标在下一帧预测位置的统计距离;以及选取统计距离最小的保留目标作为第一检测目标;在将所述第一检测目标与已确立跟踪目标群中的目标进行数据关联的步骤中,包括:初始化距离值矩阵,其中矩阵元素表示为已确立跟踪目标群中的目标 下一帧的预测位置与所述第一检测目标 的距离,i=1,2,…,n, j=1,2,…,m,m,n均为大于零的自然数,且n为前一帧中待关联的目标数,m为新一帧中检测到的量测数;设定未落入波门范围的测量距离值为无穷大测量距离值;当判断出所述距离值矩阵存在不为无穷大测量距离值的元素时,获取所述距离值矩阵中的最小测量距离值;将所述最小测量距离值对应位置的所述目标 与所述第一检测目标 进行关联;将所述目标 与所述第一检测目标 加入关联对集合;以及更新所述距离值矩阵;在对所述第一检测目标的参数进行卡尔曼滤波修正的步骤中,包括:估计所述第一检测目标的状态预测值,并获取预测值和测量值的误差协方差矩阵;计算所述第一检测目标的新息协方差矩阵;计算所述第一检测目标的卡尔曼增益;以及更新所述第一检测目标的状态预测值以及误差协方差矩阵。
2.如权利要求1所述的多目标跟踪方法,其特征在于,所述多目标跟踪方法还包括:当判断出所述关联结果匹配失败时,判断所述第一检测目标与待确立跟踪的目标是否匹配;当判断出所述第一检测目标与待确立跟踪的目标匹配成功时,建立所述第一检测目标为第一跟踪目标,并初始化所述第一跟踪目标的参数;当判断出所述第一检测目标与待确立跟踪的目标匹配失败时,将所述第一检测目标添加至待确立跟踪目标群;以及存储已确立跟踪的目标以及待确立跟踪的目标。
3.如权利要求2所述的多目标跟踪方法,其特征在于,在初始化所述第一跟踪目标的参数前,判断第一跟踪目标的动静类型,并根据所述动静类型,对不同的第一跟踪目标赋予不同的初始状态值。
4.如权利要求3所述的多目标跟踪方法,其特征在于,判断第一跟踪目标的动静类型具体包括以下步骤:根据所述第一跟踪目标的实测数据,获取不同信噪比时第一跟踪目标的目标角度误差的标准差;计算车载雷达速度对应的多普勒值;计算所述第一跟踪目标在所述车载雷达方向上的投影值;根据所述第一跟踪目标的信噪比确定角度误差,并计算多普勒投影波动;判断所述第一跟踪目标的多普勒值与所述投影值是否在一阈值范围内;当判断出所述第一跟踪目标的多普勒值与所述投影值在所述阈值范围内,则判定所述第一跟踪目标为静止目标,当判断出所述第一跟踪目标的多普勒值与所述投影值未在所述阈值范围内,则判定所述第一跟踪目标为动目标。
5.如权利要求1所述的多目标跟踪方法,其特征在于,在当判断出所述关联结果匹配成功时,对所述第一检测目标的参数进行拟合修正的步骤中,包括:预修正所述第一检测目标的参数;根据若干帧数据对所述第一检测目标参数进行直线拟合;以及投影所述第一检测目标的参数至所拟合直线以获取卡尔曼滤波器的修正观测值。
6.一种多目标跟踪系统,应用于车载雷达,其特征在于,所述多目标跟踪系统包括:选取模块,用于根据获取的第一目标值通过参数约束选取第一检测目标;关联模块,将所述第一检测目标与已确立跟踪目标群中的目标进行数据关联;判断模块,用于判断关联结果是否匹配;拟合模块,用于当判断出所述关联结果匹配成功时,对所述第一检测目标的参数进行拟合修正;修正模块,用于对所述第一检测目标的参数进行卡尔曼滤波修正;以及输出模块,用于输出所述第一检测目标的已修正的参数;其中,在所述选取模块执行根据获取的第一目标值通过参数约束选取第一检测目标的步骤中,所述选取模块具体用于:根据已确立跟踪目标群中的一目标当前帧的位置,预测下一相邻帧所述目标的位置;计算所述目标的多普勒预测值以及与车载雷达的目标角度;计算所述目标测量的多普勒值与所述多普勒预测值的差值;获取所述差值在预设范围的保留目标;计算所述保留目标与所述目标在下一帧预测位置的统计距离;以及选取统计距离最小的保留目标作为第一检测目标;在所述关联模块执行将所述第一检测目标与已确立跟踪目标群中的目标进行数据关联的步骤中,所述关联模块具体用于:初始化距离值矩阵,其中矩阵元素表示为已确立跟踪目标群中的目标 下一帧的预测位置与所述第一检测目标 的距离,i=1,2,…,n, j=1,2,…,m,m,n均为大于零的自然数,且n为前一帧中待关联的目标数,m为新一帧中检测到的量测数;设定未落入波门范围的测量距离值为无穷大测量距离值;当判断出所述距离值矩阵存在不为无穷大测量距离值的元素时,获取所述距离值矩阵中的最小测量距离值;将所述最小测量距离值对应位置的所述目标 与所述第一检测目标 进行关联;将所述目标 与所述第一检测目标 加入关联对集合;以及更新所述距离值矩阵;在所述修正模块执行对所述第一检测目标的参数进行卡尔曼滤波修正的步骤中,所述修正模块具体用于:估计所述第一检测目标的状态预测值,并获取预测值和测量值的误差协方差矩阵;计算所述第一检测目标的新息协方差矩阵;计算所述第一检测目标的卡尔曼增益;以及更新所述第一检测目标的状态预测值以及误差协方差矩阵。
7.一种存储介质,其特征在于,所述存储介质中存储有多条指令,所述指令适于由处理器加载以执行权利要求1至5任一项所述的多目标跟踪方法。




