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2.2.1 基于假设的MHT算法

基于假设的MHT算法首先由Reid提出,被认为是标准的多假设跟踪算法。此算法考虑每个新接收到的点迹可能来自新目标、虚警或已有目标,通过一个有限长度的时间滑窗,建立多个候选假设,并利用假设评估、假设管理(删除、合并、聚类等)技术实现数据关联。在候选目标的航迹扩展阶段,对于给定的假设中多个候选目标有共同相关点迹的现象,首先,建立反映点迹与候选目标关系的关联矩阵,然后通过关联矩阵的拆分,形成可行关联矩阵,从而将当前假设边扩展、边分裂成多个可行假设,这样,每个可行假设内的候选目标航迹之间便没有共同相关点迹。

这里,用 h k )代表 k 时刻的假设个数,用矩阵 H j k )表示 k 时刻的第 j 个假设,其中,矩阵的行数代表 k 时刻该假设包含的暂时航迹个数,矩阵的列数为 k H j k )的每一行代表在该假设中的一个候选目标航迹,其 p q 列元素代表 q 时刻源于候选目标 p 的点迹编号。

1.初始假设生成

对于初始时刻接收到的所有量测 Z (1),都可能是候选目标航迹的起点,从而形成初始时刻假设 H 1 (1),用维数 m (1)×1的矩阵表示,且有 h (1)=1。

2.假设扩展

(1)确认点迹。从第二个采样周期开始( k =2,3,…, M -1),对于前一个采样周期中的每一个假设 H j k -1)( j =2,3,…, h k )-1)中的每一个候选目标航迹,通过多项式外推形成相应的点迹区域。

o i k )表示 k 时刻候选目标 i 的确认点迹集合。若 o i k )= φ ,则删除该候选目标 i ;令 ,表示在该假设中所有候选目标的确认点迹集合;令 ,表示所有确认点迹集合非空的候选目标集合。

(2)关联矩阵形成。对于该假设中每个目标航迹 i i T k ))及确认点迹 j j M k )),建立反映点迹与目标关系的关联矩阵 Ω k ),其中元素定义为

(3)关联矩阵拆分。由于在实际情况中,一个点迹不可能对应多个目标,一个给定的目标最多有一个点迹以其为源(这里不考虑有不可分辨点迹的可能性),所以考虑以下的关联矩阵拆分原则:每个点迹有唯一的源;对于一个给定的候选目标,最多有一个点迹以其为源。对于关联矩阵 Ω k ),通过关联矩阵拆分原则,形成当前可行事件矩阵 B ={ b ij },该矩阵的每一行对应一种点迹与候选目标的对应关系。其元素 b ij 意为在第 j 个可行事件中,候选目标 i 与点迹 b ij 关联。若候选目标 i 在该可行事件中无点迹与其关联,则 b ij =0。

(4)假设分裂。对于 k -1时刻的假设 H j k -1)( j =1,2,…, h k -1)),利用矩阵 B 的每一行对其进行扩展。若 B 为多行,则假设分裂为多个;若在当前可行事件中,候选目标航迹 l 无点迹关联( b ij =0),则删除 H l k -1)的第 l 行之后再扩展。所以在假设扩展过程中,候选目标个数会发生变化,从而形成 k 时刻的可行假设 H j k )。

3.基于似然函数打分的假设删除逻辑

由于假设扩展会导致假设个数的大量增加,这种情况在目标个数较多及杂波密度较大时尤为明显。为此,提出基于似然函数打分的假设删除逻辑。该方法保留似然函数较大的前几个假设(宽容方法),而删除其余的假设。

为讨论方便,引入当前假设中候选目标与点迹关系的指示变量 τ i ,即

则该假设中的候选目标数为 。对于 k 时刻的每个假设,其似然函数

式中, V 为跟踪门体积; t i 为在该假设中与点迹 z i k )关联的目标编号;与 t i 关联的点迹 z i k )服从高斯分布 N ti [[ z i k )]]。

4.阈值检验

这是算法中的最终决策环节,当 k = M 时,对于该时刻的所有假设 H j M )( j =1,2…, h m )),选择似然函数最大的假设 ,即

对于该假设中的所有候选目标航迹进行阈值检验,得到最终的确认目标航迹。 jHE+3nGjE5pkrJ5CGscSKNuNerliq8uYu7fgY9bCnz+m9hWKYP8GuLjbmrh46ZcG

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