1.一种复杂背景下的复值U型分割网络多帧联合检测前跟踪方法,具体步骤如下:S1、构建复值U型分割网络模型;所述复值U型分割网络模型包括:左侧的编码器层和右侧的解码器层;且所述复值U型分割网络模型在网络训练阶段采用 Dice_CELoss作为损失函数;S2、在不同复杂噪声背景条件下生成毫米波雷达的训练数据集与标签集,训练数据集进行3D-FFT信号处理后得到RDA立方体训练集,与标签集一同输入复值U型分割网络模型进行网络训练得到模型最优权值;S3、对实际雷达设备接收到的雷达原始数据依次逐帧进行3D-FFT信号处理后得到对应的RDA立方体,输入复值U型分割网络,利用步骤S2得到的最优权值进行预测,得到雷达量测置信度立方体;S4、基于步骤S3得到的雷达量测置信度立方体 ,进行置信度提取,实现从三维置信度到二维X-Y置信度平面的转换,并确定目标点迹状态转移范围;S5、基于MF-TBD算法框架,联合处理多帧X-Y置信度平面数据,最后通过门限判决与航迹回溯,得到目标航迹,实现对多帧数据的联合检测和跟踪。
2.根据权利要求1所述的一种复杂背景下的复值U型分割网络多帧联合检测前跟踪方法,其特征在于,所述步骤S1中,所述复值U型分割网络模型各模块设计具体如下:(1)编码器层;编码器层每一阶段由特征提取模块UX-Net Block和下采样层重复组合而成,该过程表达式如下: (1);其中, 表示特征提取模块, 表示下采样处理, 、 分别表示第 层输入与输出特征,且 ;特征 、 、 、 和 的尺寸分别为 、 、 、 和 ,从上到下分辨率逐步下降,通道数依次翻倍;其中, 分别表示RDA立方体 维度的长度;(2)特征提取模块;所述特征提取模块中包括两个大核卷积块构成,模块内第一层大核卷积块包括:大核卷积DWC、深度卷积缩放DCS、残差连接及高斯误差线性单元GELU,第二层大核卷积块包括:大核卷积DWC、深度卷积缩放DCS、残差连接;两大核卷积块块之间的关系表达式如下: (2);其中, 和 分别表示第 层大核卷积和第 层的大核卷积块的输出, 表示层归一化处理, 表示GELU激活函数,大核卷积 的大小为 ,深度卷积缩放 的核大小为 ,且输入输出 大小为相应编码层特征大小,特征提取模块中,不改变特征维度大小;(3)解码器层;解码器中的每个阶段的多尺度输出通过残差块连接到解码器层,并与上一阶段的特征上采样结果进行融合,阶段数与编码器层相对应,该过程表达式如下: (3);其中, 表示残差处理,包括两个经过归一化的 卷积层, 表示上采样, 表示第 层编码器输出特征, 表示第 层解码器输出特征, 、 、 、 和 的尺寸分别为 、 、 、 和 ,从下到上分辨率逐步提高,通道数依次减半;(4)残差模块;残差模块包括两个经过归一化的 卷积层,每一层具体表达式如下: (4);其中, 表示第 层的 卷积层权重张量, 表示卷积操作, 表示第 层的偏置项; , 分别表示卷积层输入与输出特征,且 。
3.根据权利要求1所述的一种复杂背景下的复值U型分割网络多帧联合检测前跟踪方法,其特征在于,所述步骤S2具体如下:在不同复杂噪声背景条件下生成毫米波雷达的训练数据集与标签集,并初始化各系统参数,再通过3D-FFT对毫米波雷达的训练数据集处理,得到RDA立方体训练集;3D-FFT信号处理的表达式如下: (5); (6); (7);其中, 表示时间采样点数, 表示chirp的数量, 表示天线通道的数量; 分别表示目标的距离、多普勒频移、角度; 表示第 个时间样本,第 个天线接收通道,第 个chirp的雷达数据; 表示距离维FFT, 表示距离-多普勒维FFT, 表示距离-多普勒-角度FFT, 即3D-FFT结果,RDA立方体数据;然后将RDA立方体训练集数据拆分为实值立方体 和虚值立方体 两通道,并与标签集一同输入复值U型分割网络,训练得到模型最优权值。
4.根据权利要求1所述的一种复杂背景下的复值U型分割网络多帧联合检测前跟踪方法,其特征在于,所述步骤S3具体如下:通过3D-FFT对毫米波雷达原始数据处理,得到RDA立方体数据,然后将RDA立方体数据拆分为实值立方体 和虚值立方体 ,利用步骤S2得到的模型最优权值对接收的雷达实值立方体 、虚值立方体 进行预测,最终得到雷达量测置信度立方体 ;其中,所述RDA立方体数据拆分过程表达式如下: (8);其中, 、 及 分别表示目标的距离、多普勒频移和角度, 表示虚数单位。
5.根据权利要求1所述的一种复杂背景下的复值U型分割网络多帧联合检测前跟踪方法,其特征在于,所述步骤S4具体如下:对于第k帧置信度立方体,通过低门限检测获取对应的目标点迹 ,重构对应帧的X-Y平面,并保存目标点迹的径向速度信息 ,过程表达式如下: (9);其中, 表示重构后的X-Y平面, 和 表示第 帧点 对应的X-Y坐标, 表示置信度门限值, 表示极微小值, 表示第k帧置信度立方体上的距离、角度坐标;目标点迹状态的转换过程表达式如下: (10);通过对切向速度 进行区间遍历,并结合所保存的目标点迹径向速度信息 ,得到对应目标点迹状态转移范围 ,过程表达式如下: (11); (12);其中, 表示第 时刻的目标点迹状态, 表示量测时间间隔。
6.根据权利要求1所述的一种复杂背景下的复值U型分割网络多帧联合检测前跟踪方法,其特征在于,所述步骤S5具体如下:基于MF-TBD算法框架,联合处理多帧X-Y置信度平面数据及对应目标点迹状态转移范围,得到多帧积累值函数平面,过程表达式如下: (13);其中, 表示阶段值函数, 用于储存帧间状态转移, 表示状态 对应的X-Y平面上的值;最后通过门限判决与航迹回溯,得到目标航迹 ,过程表达式如下: (14); (15); (16);其中, 表示门限值, 表示第 帧的跟踪目标状态。