专利名称：一种地面目标跟踪方法
技术领域：
本发明属于雷达技术领域，具体涉及一种地面目标跟踪方法。
背景技术：
目标跟踪是现代雷达的主要研究领域，地面目标是其主要的研究对象，而地面目标因大量的虚假点迹和强烈的机动能力导致其跟踪较难。传统的单纯基于运动学参数的目标跟踪方法，例如交互式多模型算法(Interacting Multiple Model, IMM)等，面临着严峻的挑战1)跟踪模型的不匹配性，导致机动目标的跟踪性能急剧下降；2)传统的MM算法模型固定，要求机动目标的运动模型都包含在内，这无疑会增加计算量，降低目标状态估计的精确度。但是大多数地面目标，通常是沿着车道或河流运行，道路限制了目标的位置，而且利用道路信息可以预测目标的运动状态，比如一条直的道路，目标是匀 加速运动或匀速运动，不可能是转弯运动；道路的邻近路段已知，即目标接下来的运动模型已知。地面目标的速度和状态模型等均受道路的约束，故有效的利用道路信息可以改善地面目标的跟踪性倉泛。

发明内容
本发明的目的是为了解决传统的目标跟踪方法存在的上述问题，提出了一种地面目标跟踪方法。本发明的技术方案是一种地面目标跟踪方法，包括如下步骤SI.初始化，完成参数的初始化设置，具体包括如下分步骤Sll.根据实际的道路场景，设置道路信息参数，所述道路信息参数包括道路片段参数和节点参数，所述道路片段参数包括道路片段编号、道路片段的运动模型、道路片段起始节点；所述节点参数包括节点编号、相邻路段的编号及个数、节点处的运动模型、节点处的运动状态模型、相邻道路片段与当前道路的变化；S12.令变量sign_road=0, sign_point=0 ;变量sign_road表不目标是否离开当前路段，sign_road=l表示目标离开当前路段,sign_road=0表示目标在某路段上；变量sign_point表示目标是否在相邻节点处，sign_point=l表示目标在相邻节点处，sign_point=0表示目标不在相邻节点处；S2.读取k时刻的量测数据，记为Izi (k),i = 1,2... η};读取航迹数据，记为j=l, 2. . . p};其中，η指k时刻总的量测个数，变量P指k时刻总的航迹数；S3.预测目标状态；S4.如果sign_road=0，则根据步骤S3中预测的目标状态，和目标离开路段的判定条件，判断目标是否离开当前道路；如果判定目标没有离开当前道路，则对步骤S2中读取的量测和航迹作数据关联，得到各航迹的关联点迹；如果判定目标离开当前道路，则令sign_r0ad=l，并根据步骤Sll中所述的道路信息，更新预测状态模型，即选择与目标相邻的节点处的模型，重新预测目标状态，作数据关联，得到各航迹的关联点迹；如果sign_road= I,则直接作数据关联,得到各航迹的关联点迹；S5.根据得到的关联点迹，作跟踪滤波，得到目标的估计状态；S6.判断sign_road值，如果sign_road=0,贝丨J继续执行步骤S2 ;如果sign_road=l，则根据目标在节点处的判定条件，判断目标是否在节点处；如果目标在节点处，则令 sign_point=l,否则令 sign_point=0 ；S7.如果sign_pOint=0，则根据目标在某路段的判定条件，判断目标是否进入相邻道路片段；如果判定目标没有进入相邻道路片段，则继续执行步骤S2 ;如果判定目标进入相邻道路片段，则令sign_rOad=0，并根据分步骤Sll中所述的道路信息，更新滤波状态模型，即选择相邻道路片段的模型，继续执行步骤S2。进一步的，步骤S4中所述的目标离开路段的判定条件如下假设k时刻与目标相邻的节点j的坐标为(Xj，yj)，若目标的预测位置状态与节点j坐标满足式(I)和式(2 )，则判定目标离开当前道路。
权利要求
1.一种地面目标跟踪方法，包括如下步骤 51.初始化，完成参数的初始化设置，具体包括如下分步骤 511.根据实际的道路场景，设置道路信息参数，所述道路信息参数包括道路片段参数和节点参数，所述道路片段参数包括道路片段编号、道路片段的运动模型、道路片段起始节点；所述节点参数包括节点编号、相邻路段的编号及个数、节点处的运动模型、节点处的运动状态模型、相邻道路片段与当前道路的变化； 512.令变量sign_road=0,sign_point=0 ;变量sign_road表示目标是否离开当前路段，sign_road=l表示目标离开当前路段，sign_road=0表示目标在某路段上；变量sign_point表示目标是否在相邻节点处，sign_point=l表示目标在相邻节点处，sign_point=0表示目标不在相邻节点处； 52.读取k时刻的量测数据，记为Izi(k)，i = l，2...n};读取航迹数据，记为Itj,j=l, 2. . . p};其中，η表示k时刻总的量测个数,变量P表示k时刻总的航迹数； 53.预测目标状态； 54.如果sign_rOad=0，则根据步骤S3中预测的目标状态，和目标离开路段的判定条件，判断目标是否离开当前道路；如果判定目标没有离开当前道路，则对步骤S2中读取的量测和航迹作数据关联，得到各航迹的关联点迹；如果判定目标离开当前道路，则令sign_road=l，并根据步骤Sll中所述的道路信息，更新预测状态模型，即选择与目标相邻的节点处的模型，重新预测目标状态，作数据关联，得到各航迹的关联点迹；如果Sign_road=l，则直接作数据关联，得到各航迹的关联点迹； 55.根据得到的关联点迹，作跟踪滤波，得到目标的估计状态； 56.判断sign_road值，如果sign_road=0,则继续执行步骤S2;如果sign_road=l,则根据目标在节点处的判定条件，判断目标是否在节点处；如果目标在节点处，则令sign_point=l,否则令 sign_point=0 ； 57.如果sign_pOint=0，则根据目标在某路段的判定条件，判断目标是否进入相邻道路片段；如果判定目标没有进入相邻道路片段，则继续执行步骤S2 ;如果判定目标进入相邻道路片段，则令sign_rOad=0，并根据分步骤Sll中所述的道路信息，更新滤波状态模型，即选择相邻道路片段的模型，继续执行步骤S2。
2.根据权利要求I所述的地面目标跟踪方法，其特征在于，步骤S4中所述的目标离开路段的判定条件如下 假设k时刻与目标相邻的节点j的坐标为(Xj，yj)，若目标的预测位置状态与节点j坐标满足式(I)和式(2)，则判定目标离开当前道路。
X7 - x(k -1) < ^ + 2^1 P Jk-I)(I) Vj ~y{k~l)< vmaJ + 2士”,(左―I)(2) 其中，ρχτ(k-1)和pyy(k-l)为状态误差协方差矩阵P(k-l)中的位置状态误差协方差值，i(/c-j)、uH)分别为目标在k-1时刻的位置状态估计，Vmax为目标的最大速度，T为采样周期。
3.根据权利要求I或2所述的地面目标跟踪方法，其特征在于，步骤S6中所述的目标在节点处的判定条件如下以目标k时刻的预测值为中心建立椭圆波门，如果相邻节点j (xi, yJ)在此椭圆波门内，即满足式(3)，则判定目标在节点j处。
4.根据权利要求3所述的地面目标跟踪方法，其特征在于，步骤S7中所述的目标在某路段的判定条件如下 目标在某路段的判定条件，即判断目标的状态估计是否在某路段上，如果某路段上有任一点(X，y)满足(4)式，则判定目标在此路段上；
5.根据权利要求I至4任一权利要求所述的地面目标跟踪方法，其特征在于，步骤S4中所述的预测状态模型为交互式多模型中的预测状态模型。
6.根据权利要求I至4任一权利要求所述的地面目标跟踪方法，其特征在于，步骤S7中所述的滤波状态模型为交互式多模型中的滤波状态模型。
全文摘要
本发明公开了一种地面目标跟踪方法。本发明的方法在基于道路信息辅助的基础上提出的，具体定义了道路信息的参数，提出了三个判定条件，即目标离开路段的判定条件，目标在节点处的判定条件，目标在某路段的判定条件，根据判定条件、道路信息和目标的预测状态和估计状态来实时更新交互式多模型的状态模型，即更新其模型数、模型结构和模型中参数。与现有方案相比，本发明的目标跟踪方法利用了道路信息，提高了地面目标的跟踪性能。
文档编号G01S13/66GK102928836SQ20121041975
公开日2013年2月13日 申请日期2012年10月29日 优先权日2012年10月29日
发明者刘瑶, 陈明燕, 张伟, 张自序 申请人:电子科技大学