第 38 卷第 12 期 电 子 与 信 息 学 报 Vol.38No.12
2016 年 12 月 Journal of Electronics & Information Technology . Dec. 2016
基于多伯努利概率假设密度的扩展目标跟踪方法
李文娟 顾 红
*
苏卫民
(
南京理工大学电子工程与光电技术学院 南京 210094)
摘 要:高分辨率雷达系统中,扩展目标一般会产生多个量测。现有随机有限集(RFS) 类算法一般假定扩展目标
的量测数目服从泊松分布,然而这个假设与实际情况不符。针对这一问题,该文提出一种多伯努利扩展目标概率假
设密度(MB-ET-PHD)跟踪算法。该算法首先假设扩展目标的量测数目服从多伯努利分布,然后通过有限集统计
(FISST)理论的多目标微积分推导得到校正等式,最后给出了高斯混合(GM)框架的仿真结果。仿真结果表明该算
法能够获得比泊松 ET-PHD 算法更好的跟踪性能。
关键词:扩展目标跟踪;概率假设密度;多伯努利
中图分类号:TN953 文献标识码:A 文章编号:1009-5896(2016)12-3114-08
DOI: 10.11999/JEIT160372
Extended Target Tracking Method Based on Multi-Bernoulli
Probability Hypothesis Density
LI Wenjuan GU Hong SU Weimin
(
School of Electronic Engineering and Optoelectronic Technology, Nanjing University of Science and Technology,
Nanjing 210094, China
)
Abstract: Extended targets usually generate multiple measurements in high resolution radar systems. Existing
algorithms of the Random Finite Set (RFS) assume that the measurement number of extended targets follows
Poisson distribution in a general way. However, this assumption is inconsistent with actual situations. Considering
this issue, a Multi-Bernoulli Extended Target Probability Hypothesis Density (MB-ET-PHD) tracking method is
proposed. First, this method assumes that the measurement number of extended targets is Multi-Bernoulli (MB)
distributed. Then, its update equation is derived by using the FInite Set STatistics (FISST) multi-target calculus.
Finally, simulated results of Gaussian Mixture (GM) framework are given. The simulation results show that the
proposed method can obtain better tracking performance compared with the Poisson ET-PHD method.
Key words: Extended target tracking; Probability Hypothesis Density (PHD); Multi-Bernoulli (MB)
1 引言
在传统目标跟踪问题中,一个目标每个时刻最
多产生一个量测。然而,在一些高分辨雷达中,一
个目标会占据多个分辨单元,这种目标被称为扩展
目标。在扩展目标跟踪问题中,令人感兴趣的是对
扩展目标的量测数目建模。文献[1]提出扩展目标的
量测数目服从泊松分布的假设,一个扩展目标产生
任意数目的量测且量测互相独立。基于此假设,
Mahler
[2]
提出一种泊松扩展目标概率假设密度
(Extended Target Probability Hypothesis Density,
ET-PHD)滤波算法。PHD
[3 8]−
滤波是一种新颖的随
收稿日期:2016-04-18;改回日期:2016-08-25;网络出版:2016-10-21
*通信作者:顾红 guhongjust@163.com
基金项目:国家自然科学基金(61471198)
Foundation Item: The National Natural Science Foundation of
China (61471198)
机有限集(Random Finite Set, RFS)多目标跟踪方
法。与传统算法相比,PHD 滤波方法易于统筹管理,
避免了大量的数据关联。文献[9,10]给出了泊松
ET-PHD 的高斯混合(Gaussian Mixture, GM)滤波
器实现方法,并提供了一种将未标记的量测集分成
几个子集的方法,每个子集的所有量测应当来自同
一个目标或者杂波。基于泊松 ET-PHD 的滤波算法,
扩展目标的其他扩展信息,如形状和大小等,的建模
和估计都是近年来扩展目标跟踪的研究热点
[11 18]−
。
扩展目标占据多个分辨单元,不是每个单元都
能被雷达检测出量测。为了便于表述,目标占据的
单元总数称为量测总数。对于静止的扩展目标,其
量测总数由雷达的分辨率和目标的大小决定。每个
时刻目标产生小于或者等于量测总数的量测数目。
现有文献假设扩展目标的量测数目服从泊松分布,
泊松分布是多伯努利分布在扩展目标的量测总数趋