基于光电测量的双站系统多目标跟踪
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考虑 到计算机 视觉技 术在图像预处理方面非 常成 熟 ，图像技术本 身的无源性可以在信息获取更多 的真 实信息 而过 滤掉很 多干扰 ，而单站 图像 的信息不足 以 对 目标进行定位 Ｌ６√Ｊ。在 以往的 图像定位方法 中 ，利用 双站 只测 角技术已经可以获取量测信息 ，然而该方法
对离基站较远 的 目标测量时精度较差 ，因此在对较 远 目标进行 多 目标 跟踪时 ，需要增加其它辅 助设备 。为 了提高 目标 的定位效 率 ，徐成 提 出 了一种基 于光电 测量平 台的多 目标 定位方法 ，该方法利用摄像机参 数 与坐标 系转换 技术一次性地对多个 目标 同时定位 ，实 现 了一次测量 、多点定位 的 目的 ，然 而该算法 的缺陷 是 目标定位精 度不高 。为 了提高 目标 的跟踪精度 ，刘 小强 Ｊ提 出了一种 交互多模 型机 动 目标跟踪算法 ，该 算法在交互 多模 型基础上利用光 电系统 中 目标运 动模 型实现机动 目标跟踪 ，然而该算法 只适用于单 目标场景。
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ；ｄｕａｌ ｓｔａｔｉｏｎ；ｊｏｉｎｔ ｐｒｏｂａｂｉｌｉｓｔｉｃ ｄａｔａ ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ；ｗｅｉｇｈｔｅｄ
ｌｅａｓｔ ｓｑｕａｒｅｓ
传统 的多 目标跟踪方 式往往都是基于雷达获取 回 波信息并对信息进行处理从而实现 目标跟踪Ｌｌ Ｊ，当杂 波非常密集或者 目标数较多时 ，会导致计算量过于庞大 与复杂 。由于雷达本身获取 的信息很难判断 目标的具体 数 目，很 多仿 真环境均设置了固定 的 目标数 目Ｌ４－５１，这 往往是不符合 实际的 。因此如何在 目标跟踪 中确定 目 标数量并减 少计算 复杂度 是一个 重要的研究方 向。
标数 目的算法 ，然后利用加权 最小二乘法 实现对量 测信 息进行 融合 并与关联 ｆ１进行 匹配筛选 ，最后 采
用改进的联合概率 密度数据 关联 算法对融合数据进 行处理 ，实现对 多个 目标的 实时跟踪 。实验 结果表
明，该方法可以确定视野 内的 目标数 目并且相 比于最小二乘法提 高 了 ８６．６％的跟踪精度 。
（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ，Ｎａｎｊｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ＆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ ２ １ ００９４，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｔｒａｃｋｉｎｇ ａｃｃｕｒａｃｙ ｏｆ ｍｕｌｔｉ－ｔａｒｇｅｔ ｔｒａｃｋｉｎｇ ａｎｄ ｓｏｌｖｅ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｏｆ ｔｏｏ ｍ ａｎｙ ｃｌｕｔｔｅｒｓ ｉｎ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｒａｄａｒ ｍ ｕｌｔｉ－ｔａｒｇｅｔ ｔｒａｃｋｉｎｇ ｍ ｅｔｈｏｄ，ａ ｍｕｌｔｉ—ｔａｒｇｅｔ ｔｒａｃｋｉｎｇ ｍ ｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｄｕａｌ— ｓｔａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｍ ｅａｓｕｒｅｍ ｅｎｔ ｉｓ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ａ ｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒ ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ ｇａｔｅ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｔｏ ｄｅｔｅｒｍ ｉｎｅ ｔｈｅ ｎｕｍ ｂｅｒ ｏｆ ｔａｒｇｅｔｓ ｉｎ ｔｈｅ ｖｉｅｗ ｆｉｅｌｄ ｏｆ ｔｈｅ ｄｕａｌ—ｓｔａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｎ，ｔｈｅ ｗｅｉｇｈｔｅｄ ｌｅａｓｔ ｓｑｕａｒｅｓ ａｒｅ ｕｓｅｄ ｔｏ ｆｕｓｅ ｔｈｅ ｏｂｓｅｒｖｅｄ ｉｎｆｏｒｍ ａｔｉｏｎ ａｎｄ ｍ ａｔｃｈ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｒｅｌｅｖａｎｔ ｇａｔｅ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ａｎ ｉｍ ｐｒｏｖｅｄ
关 键 词 ：光 电测量 ；双站 ；联合概率密度数 据关联 ；加权最小二乘 法
中图分类号 ：ＴＰ２４
文献标志码 ：Ａ
Ｍ ｕｌｔｉ—－ｔａｒｇｅｔ ｔｒａｃｋｉｎｇ ｏｆ ｄｕａｌ－－ｓｔａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｍ ｅａｓｕｒｅｍ ｅｎｔ
ＹＵ Ｎ Ｐｅｎｇ，Ｗ Ｕ Ｐａｎｌｏｎｇ，Ｈ Ｅ Ｓｈａｎ
为 了解决 未知数 目情况下 的多 目标跟踪 问题 ，本 文提 出了一种基于光 电测量 的双站 系统 多 目标跟 踪。
收稿 日期 ：２０１８。１１－１２：修 回 日期 ：２０１８。０４．０１ 基金项 目 ：国家 自然科学基金 （６１４７３１５３）；江苏省 自然科学基金 （ＢＫ２０１３１３５２）；江苏省“六大 人才高ｄＩ辇＇颂 目 （２０１５一ＸＸＲＪ一００６） 作者 简介 ：恽 鹏 （１９９４一 ），男 ，博士研究生 。从事 多 目标 跟踪研究 。Ｅ—ｍａｉｌ：２９６７０２７３０＠ｑｑ．ｔｏｍ 联 系 人 ：吴盘龙 （１９７８一 ），男 ，研究员 ，博士生导 师 ，从事 目标跟踪和信号处理研究 。Ｅ—ｍａｉｌ：ｐｌｗｕ＠１６３．ｃｏｍ
Ｊｏｉｎｔ Ｐｒｏｂａｂｉｌｉｓｔｉｃ Ｄａｔａ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ （ＪＰＤＡ）ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｔｏ ｐｒｏｃｅｓｓ ｔｈｅ ｆｕｓｉｏｎ ｄａｔａ ａｎｄ ｒｅａｌｉｚｅ
ｒｅａｌ－ｔｉｍ ｅ ｔｒａｃｋｉｎｇ ｏｆ ｍ ｕｌｔｉ－ｔａｒｇｅｔ．Ｅｘｐｅｒｉｍ ｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｉｓ ｍ ｅｔｈｏｄ ｃａｎ ｄｅｔｅｒｍ ｉｎｅ ｔｈｅ ｎｕｍ ｂｅｒ ｏｆ ｔａｒｇｅｔｓ ｉｎ ｔｈｅ ｖｉｅｗ ｆ ｉｅｌｄ ａｎｄ ｉｍ ｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｔｒａｃｋｉｎｇ ａｃｃｕｒａｃｙ ｂｙ ８６．６％ ｃｏｍ ｐａｒｅｄ ｗ ｉｔｈ ｔｈｅ ｌｅａｓｔ ｓｑｕａｒｅ ｍ ｅｔｈｏｄ．
第 ２６卷 第 ２期 ２ｏ１８年 ０４月
文章 编号 ：１ ００５．６７３４（２０ １ ８）０２—０２０９—０６
中 国惯性技术 学报
Ｊｏｕｍ ａｌ ｏｆ Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｉｎｅｒｔｉａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｖ ｏ１．２６ Ｎ Ｏ．２ Ａｐｒ．２０１８
基于光 电测量 的双站系统 多 目标跟踪
恽 鹏 ，吴盘龙 ，何 山
（南京理工大学 自动化 学院 ，南京 ２１００９４）
摘要 ：为 了提 高多 目标跟踪 的跟踪精 度 以及解 决传 统雷达 多 目标跟 踪方法 中杂 波数 目过多的缺 陷 ，提
出一种 基于光 电测量 的双站 系统多 目标跟踪 方法。首先设
对离基站较远 的 目标测量时精度较差 ，因此在对较 远 目标进行 多 目标 跟踪时 ，需要增加其它辅 助设备 。为 了提高 目标 的定位效 率 ，徐成 提 出 了一种基 于光电 测量平 台的多 目标 定位方法 ，该方法利用摄像机参 数 与坐标 系转换 技术一次性地对多个 目标 同时定位 ，实 现 了一次测量 、多点定位 的 目的 ，然 而该算法 的缺陷 是 目标定位精 度不高 。为 了提高 目标 的跟踪精度 ，刘 小强 Ｊ提 出了一种 交互多模 型机 动 目标跟踪算法 ，该 算法在交互 多模 型基础上利用光 电系统 中 目标运 动模 型实现机动 目标跟踪 ，然而该算法 只适用于单 目标场景。
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ；ｄｕａｌ ｓｔａｔｉｏｎ；ｊｏｉｎｔ ｐｒｏｂａｂｉｌｉｓｔｉｃ ｄａｔａ ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ ａｌｇｏｒｉｔｈｍ；ｗｅｉｇｈｔｅｄ
ｌｅａｓｔ ｓｑｕａｒｅｓ
传统 的多 目标跟踪方 式往往都是基于雷达获取 回 波信息并对信息进行处理从而实现 目标跟踪Ｌｌ Ｊ，当杂 波非常密集或者 目标数较多时 ，会导致计算量过于庞大 与复杂 。由于雷达本身获取 的信息很难判断 目标的具体 数 目，很 多仿 真环境均设置了固定 的 目标数 目Ｌ４－５１，这 往往是不符合 实际的 。因此如何在 目标跟踪 中确定 目 标数量并减 少计算 复杂度 是一个 重要的研究方 向。
标数 目的算法 ，然后利用加权 最小二乘法 实现对量 测信 息进行 融合 并与关联 ｆ１进行 匹配筛选 ，最后 采
用改进的联合概率 密度数据 关联 算法对融合数据进 行处理 ，实现对 多个 目标的 实时跟踪 。实验 结果表
明，该方法可以确定视野 内的 目标数 目并且相 比于最小二乘法提 高 了 ８６．６％的跟踪精度 。
（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ，Ｎａｎｊｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ＆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｎａｎｊｉｎｇ ２ １ ００９４，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｔｒａｃｋｉｎｇ ａｃｃｕｒａｃｙ ｏｆ ｍｕｌｔｉ－ｔａｒｇｅｔ ｔｒａｃｋｉｎｇ ａｎｄ ｓｏｌｖｅ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｏｆ ｔｏｏ ｍ ａｎｙ ｃｌｕｔｔｅｒｓ ｉｎ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｒａｄａｒ ｍ ｕｌｔｉ－ｔａｒｇｅｔ ｔｒａｃｋｉｎｇ ｍ ｅｔｈｏｄ，ａ ｍｕｌｔｉ—ｔａｒｇｅｔ ｔｒａｃｋｉｎｇ ｍ ｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｄｕａｌ— ｓｔａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｍ ｅａｓｕｒｅｍ ｅｎｔ ｉｓ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ．Ｆｉｒｓｔｌｙ，ａ ｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒ ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ ｇａｔｅ ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｔｏ ｄｅｔｅｒｍ ｉｎｅ ｔｈｅ ｎｕｍ ｂｅｒ ｏｆ ｔａｒｇｅｔｓ ｉｎ ｔｈｅ ｖｉｅｗ ｆｉｅｌｄ ｏｆ ｔｈｅ ｄｕａｌ—ｓｔａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｎ，ｔｈｅ ｗｅｉｇｈｔｅｄ ｌｅａｓｔ ｓｑｕａｒｅｓ ａｒｅ ｕｓｅｄ ｔｏ ｆｕｓｅ ｔｈｅ ｏｂｓｅｒｖｅｄ ｉｎｆｏｒｍ ａｔｉｏｎ ａｎｄ ｍ ａｔｃｈ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｒｅｌｅｖａｎｔ ｇａｔｅ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ａｎ ｉｍ ｐｒｏｖｅｄ
关 键 词 ：光 电测量 ；双站 ；联合概率密度数 据关联 ；加权最小二乘 法
中图分类号 ：ＴＰ２４
文献标志码 ：Ａ
Ｍ ｕｌｔｉ—－ｔａｒｇｅｔ ｔｒａｃｋｉｎｇ ｏｆ ｄｕａｌ－－ｓｔａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃ ｍ ｅａｓｕｒｅｍ ｅｎｔ
ＹＵ Ｎ Ｐｅｎｇ，Ｗ Ｕ Ｐａｎｌｏｎｇ，Ｈ Ｅ Ｓｈａｎ
为 了解决 未知数 目情况下 的多 目标跟踪 问题 ，本 文提 出了一种基于光 电测量 的双站 系统 多 目标跟 踪。
收稿 日期 ：２０１８。１１－１２：修 回 日期 ：２０１８。０４．０１ 基金项 目 ：国家 自然科学基金 （６１４７３１５３）；江苏省 自然科学基金 （ＢＫ２０１３１３５２）；江苏省“六大 人才高ｄＩ辇＇颂 目 （２０１５一ＸＸＲＪ一００６） 作者 简介 ：恽 鹏 （１９９４一 ），男 ，博士研究生 。从事 多 目标 跟踪研究 。Ｅ—ｍａｉｌ：２９６７０２７３０＠ｑｑ．ｔｏｍ 联 系 人 ：吴盘龙 （１９７８一 ），男 ，研究员 ，博士生导 师 ，从事 目标跟踪和信号处理研究 。Ｅ—ｍａｉｌ：ｐｌｗｕ＠１６３．ｃｏｍ
Ｊｏｉｎｔ Ｐｒｏｂａｂｉｌｉｓｔｉｃ Ｄａｔａ Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ （ＪＰＤＡ）ｉｓ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ｔｏ ｐｒｏｃｅｓｓ ｔｈｅ ｆｕｓｉｏｎ ｄａｔａ ａｎｄ ｒｅａｌｉｚｅ
ｒｅａｌ－ｔｉｍ ｅ ｔｒａｃｋｉｎｇ ｏｆ ｍ ｕｌｔｉ－ｔａｒｇｅｔ．Ｅｘｐｅｒｉｍ ｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ ｔｈｉｓ ｍ ｅｔｈｏｄ ｃａｎ ｄｅｔｅｒｍ ｉｎｅ ｔｈｅ ｎｕｍ ｂｅｒ ｏｆ ｔａｒｇｅｔｓ ｉｎ ｔｈｅ ｖｉｅｗ ｆ ｉｅｌｄ ａｎｄ ｉｍ ｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｔｒａｃｋｉｎｇ ａｃｃｕｒａｃｙ ｂｙ ８６．６％ ｃｏｍ ｐａｒｅｄ ｗ ｉｔｈ ｔｈｅ ｌｅａｓｔ ｓｑｕａｒｅ ｍ ｅｔｈｏｄ．
第 ２６卷 第 ２期 ２ｏ１８年 ０４月
文章 编号 ：１ ００５．６７３４（２０ １ ８）０２—０２０９—０６
中 国惯性技术 学报
Ｊｏｕｍ ａｌ ｏｆ Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｉｎｅｒｔｉａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｖ ｏ１．２６ Ｎ Ｏ．２ Ａｐｒ．２０１８
基于光 电测量 的双站系统 多 目标跟踪
恽 鹏 ，吴盘龙 ，何 山
（南京理工大学 自动化 学院 ，南京 ２１００９４）
摘要 ：为 了提 高多 目标跟踪 的跟踪精 度 以及解 决传 统雷达 多 目标跟 踪方法 中杂 波数 目过多的缺 陷 ，提
出一种 基于光 电测量 的双站 系统多 目标跟踪 方法。首先设