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11第十一讲-信息融合与目标跟踪-航迹管理精品PPT课件

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Si:传感器i各点迹的尺寸,以比特表示。 包括距离、方位、仰角或高度、时问、批号和 特征参数等。
ST:每条航迹报告的尺寸,以比特表示。 航迹报告通常包括状态估计的各个分量、航迹 号、时间和方向信息等。
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PDi:传感器i的目标发现概率,对不同距离门上 的所有目标均假定是常数。
λi:传感器i的杂波密度。 Ni:传感器i的杂波点数。 Ti:传感器i监视范围内的目标总数。 Ns:传感器数目。
▪ 通信量和计算量是进行全局融合的主要因素。
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通信量的计算
▪ 集中式融合系统在一个周期中,由每个传感器向
融合中心传送的数据量Mc:
Ns
M c [PDi Ti Ni (i )]Si i 1
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▪ 分布式融合系统在一个周期中,每个传感器向融 合中心传送的数据量Md:
Ns
M d ST PDi Ti i 1
2)前一采样周期没被采用的孤立点迹或自由点 迹。
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航迹头的初始波门
实际系统工作时,不管航迹头(孤立点迹或自 由点迹)在什么地方出现,均以它为中心,建立由 目标最大运动速度和最小运动速度及采样间隔决定 尺寸的环形初始波门。
选择环形初始波门的原因: 该点迹所对应目标的运动方向未知。
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2.航迹起始
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4)航迹头变成了起始航迹; 5)航迹头由于没有后续点迹而被取消; 6)已确认航迹在本扫描周期中,没有点迹与它 关联,即丢失了点迹。
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定义
航迹管理的定义: 按一定的规则、方法,实现和控制航迹起始、 航迹确认、航迹保持与更新和航迹撤消的过程。
对相关内容按给定的规则进行自动分类,给予 不同的标志,并将本扫描周期的分类结果送入数据 库,实现管理。
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航迹融合
▪ 航迹融合实际上是传感器的状态估计融合,包括 局部传感器与局部传感器状态估计的融合和局部 传感器与全局传感器状态估计的融合。
▪ 由于公共过程噪声的原因,在应用状态估计融合 系统中,来自不同传感器的航迹估计误差未必是 独立。
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分布式融合系统
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▪ 图中有n个独立工作的传感器,每个传感器不仅有 自己的信号处理系统能够给出目标的点迹,并且 有自己的数据处理系统或称局部目标跟踪器。
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3、航迹确认
新航迹确认方法: 1)以预测值为中心设置门限(关联门); 2)在关联门内,至少有一个来自相邻第三次采 样周期的观测数据或点迹。初始航迹就可以作为 一 条新航迹,并加以保存。
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特点
1)新航迹需三次采样观测数据便得到确认,这 是建立一条新航迹所需要观测数据的最小数目。
2)初始化航迹经确认后才能建立一新航迹。 (也称航迹检测)
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局限性
当连续三个采样周期均出现点迹时,才被确认 为这是一个真目标产生的连续点迹并建立航迹的条 件太苛刻(目标的点迹以概率出现)。
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1、经验法 2、逻辑法 3、纯数学法 4、直觉法 5、记分法
常用方法
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一、逻辑法
处理的主要内容: 1、航迹头 2、航迹起始 3、航迹确认 4、航迹保持 5、航迹撤销
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1、航迹头
定义:每条航迹的第一个点迹。
出现类型: 1)通常出现在远距离范围内,除非传感器开始 工作时目标就出现在近距离范围内。
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说明
▪ 分布式融合系统的信息源是各个传感器,源信息 是各个传感器给出的航迹。
▪ 航迹融合通常是在融合节点或融合中心进行的。
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基本概念
▪ 局部航迹:多传感器融合系统中,每个传感器的 跟踪器所给出的航迹。
▪ 系统航迹:航迹融合系统将各个局部航迹融合后 形成的航迹。
▪ 局部航迹与系统航迹融合后形成的航迹仍称为系 统航迹。
部航迹的状态与系统航迹状态关联后,把已配对的 局部状态分配给对应系统航迹,形成新系统航迹;
计算新的系统航访的状态估计和协方差,实现 1、局部传感器的点迹与航迹完成关联; 2、点迹与航迹间的一对一关系已经完全确定。
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航迹管理的主要内容
1)已有起始标志的航迹转换为确认航迹; 2)可能由干扰等产生的虚假航迹应予以撤消; 3)点迹在本周期未被录用,而自动变成下一周 期的自由点迹;
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主要缺点
▪ 需要传送大量的点迹和缺乏鲁棒性;
▪ 点迹变化范围很宽(非同质传感器的数据),同 一时间进行处理比较复杂,在融合中心不能得到 可靠的点迹;
▪ 处理的目标量很大时,干扰产生的点迹远超过目 标产生的点迹;
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融合算法的选择因素
▪ 计算量和通信量都很大时,全局估计就利用局部 航迹进行航迹到航迹的融合。
▪ 各传感器将各自观测送往本身的跟踪器形成局部 航迹,然后将各跟踪器所产生的局部航迹周期性 地送往融合中心进行航迹融合,形成系统航迹。
▪ 系统航迹是该系统的输出。
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▪ 航迹融合以传感器航迹为基础。 ▪ 各传感器的跟踪器对目标形成稳定的跟踪之后,
才能够把它们的状态送给融合中心,以便对各个 传感器送来的航迹进行航迹融合。
定义: 对匀速直线运动目标,利用同一目标初始相邻 两个点迹的坐标数据推算出该目标下一周期的预测 或外推位置,对可能的一条航迹进行航迹初始化。
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起始点迹获取
两个起始点迹: 1)航迹头; 2)下一采样周期中初始关联门中出现的点迹。
处理方法: 初始关联门中出现的点迹都要与航迹头点迹构 成一对航迹起始点迹对,送入数据库,等待下一周 期的继续处理。
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航迹融合的主要步骤
1、航迹关联: 把各传感器送来的目标的状态按一定准则,将
同一批目标的状态归并到一起,形成一个统一的航 迹,即系统航迹或全局航迹;
把各传感器送来的局部航迹的状态与数据库中 已有的系统航迹进行配对,保证配对后的目标状态 与系统航迹中的状态源于同一批目标。
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2、航迹融合: 融合中心把来自不同局部航迹的状态,或把局
第十一讲 航迹管理的基本方法
9.1 航迹融合的基本概念
▪ 航迹处理: 1)集中式与分布式数据融合系统都存在,不过
在不同的节点上完成; 2)航迹建立、航迹保持和航迹撤消的规则问题
是保持对目标连续跟踪的最关键的技术。
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集中式融合系统的数据处理
每个传感器有自己的数据处理系统,形成局部 航迹;
各传感器的局部航迹并没有被利用,而直接将 每个传感器的点迹送给融合节点,即融合中心,在 融合中心进行点迹与航迹的融合。
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