第四章 多目標(biāo)跟蹤與數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)概論

1、第四章 目標(biāo)跟蹤與數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)概論14.1 多目標(biāo)跟蹤的基本思想多目標(biāo)跟蹤的基本概念是由Wax在1955年首先提出的。1964年，Silttler對多目標(biāo)跟蹤理論以及數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)問題進(jìn)行了深入研究，取得開創(chuàng)性的進(jìn)展。20世紀(jì)70年代初期，機(jī)動多目標(biāo)跟蹤理論才真正因此關(guān)注。2l所謂多目標(biāo)跟蹤，就是為了維持多個(gè)目標(biāo)當(dāng)前狀態(tài)的估計(jì)而對所接收到的測量信息進(jìn)行處理的過程。l可以看出多目標(biāo)跟蹤過程是一個(gè)遞推過程，并且在開始掃描期間各目標(biāo)的航跡已經(jīng)形成。跟蹤起始與終結(jié)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)測量數(shù)據(jù)機(jī)動識別自適應(yīng)濾波與預(yù)測機(jī)動多目標(biāo)狀態(tài)跟蹤門規(guī)則跟蹤維持3l來自傳感器的測量信息首先用于更新已經(jīng)建立的目標(biāo)航跡；l如果來自傳感器的測量

2、數(shù)據(jù)（回波）落入目標(biāo)的跟蹤門中，則稱此回波為有效測量（或有效回波）。l即使目標(biāo)只有一個(gè)，由于雜波的干擾，有效測量也可能為多個(gè)。跟蹤門用來粗略的確定量測/航跡配對是否合理。跟蹤起始與終結(jié)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)測量數(shù)據(jù)機(jī)動識別自適應(yīng)濾波與預(yù)測機(jī)動多目標(biāo)狀態(tài)跟蹤門規(guī)則跟蹤維持4(1)(2)(3)(4)量測空間目標(biāo)1 的跟蹤門目標(biāo)2 的跟蹤門航跡1航跡2l下圖表示一個(gè)兩目標(biāo)情形下跟蹤門和有效回波的關(guān)系示意圖。表示目標(biāo)1的預(yù)報(bào)測量；表示目標(biāo)2的預(yù)報(bào)測量；(1)(2)(3)是有效回波；(4)不是有效回波；5l跟蹤維持包括機(jī)動識別和自適應(yīng)濾波與預(yù)測，用來估計(jì)各個(gè)目標(biāo)航跡的真實(shí)狀態(tài)。l在跟蹤空間中，數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的輸入是有效測量

3、，與已經(jīng)建立的目標(biāo)航跡不相關(guān)的量測或回波可能來自潛在的新目標(biāo)或雜波，由跟蹤起始方法可以鑒別其真?zhèn)?，并相?yīng)的建立新的目標(biāo)航跡。跟蹤起始與終結(jié)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)測量數(shù)據(jù)機(jī)動識別自適應(yīng)濾波與預(yù)測機(jī)動多目標(biāo)狀態(tài)跟蹤門規(guī)則跟蹤維持6l當(dāng)目標(biāo)逃離跟蹤空間或被摧毀時(shí)，由跟蹤終結(jié)方法可以刪除航跡，以減輕不必要的開銷。l最后，在新的量測到達(dá)之前，由目標(biāo)預(yù)測狀態(tài)和接受正確回波的概率可以確定下一時(shí)刻跟蹤門的中心和大小，以便從新開始下一時(shí)刻的遞推循環(huán)。跟蹤起始與終結(jié)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)測量數(shù)據(jù)機(jī)動識別自適應(yīng)濾波與預(yù)測機(jī)動多目標(biāo)狀態(tài)跟蹤門規(guī)則跟蹤維持74.2 數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的概念與基本思路l多目標(biāo)跟蹤過程的關(guān)鍵問題是如何進(jìn)行有效的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)。l數(shù)據(jù)

4、關(guān)聯(lián)問題首先產(chǎn)生于傳感器觀測過程和多目標(biāo)跟蹤環(huán)境的不確定性。u實(shí)際的傳感器系統(tǒng)總是不可避免的存在測量誤差，缺乏跟蹤環(huán)境的先驗(yàn)知識；u往往不能確定目標(biāo)的個(gè)數(shù)，無法確定觀測數(shù)據(jù)是由真實(shí)目標(biāo)還是由其他虛假目標(biāo)產(chǎn)生。l這些不確定因素破壞了回波觀測與其目標(biāo)源之間的對應(yīng)關(guān)系，是導(dǎo)致多傳感器多目標(biāo)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)關(guān)系模糊的基本原因。8具有相似特征具有相似特征具有不同特征具有不同特征數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)目的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)目的同一個(gè)目標(biāo)在多傳感器上建立的量測一定因其物理來源相同而具有某種相似特征。一定因?yàn)殡s波的干擾和傳感器自身性能的不穩(wěn)定而導(dǎo)致這些量測的特征不完全相同。利用這種量測的相似特征來判定這些特征不完全相同的量測是否源于同一目標(biāo)

5、。實(shí)時(shí)的多目標(biāo)跟蹤過程中：9l數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)問題廣泛存在于多傳感器多目標(biāo)跟蹤的各個(gè)過程。u跟蹤過程中的新目標(biāo)檢測，需要在多個(gè)采樣周期之間進(jìn)行“觀測觀測”的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，以便為新的目標(biāo)建立起始航跡提供的初始化信息。u觀測數(shù)據(jù)的直接融合也需要進(jìn)行“觀測觀測”的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，以穩(wěn)定航跡生存周期。u為了更新航跡，維持跟蹤的持續(xù)性，還需要“航跡觀測”關(guān)聯(lián)以確定用于航跡修正的新觀測數(shù)據(jù)。104.2.1數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)舉例【例1】穩(wěn)定目標(biāo)觀測與觀測(或點(diǎn)跡與點(diǎn)跡)的關(guān)聯(lián)。 在圖4-1中，假設(shè)A1，A2是兩個(gè)已知實(shí)體的位置的估計(jì)值，均以經(jīng)、緯度表示。在數(shù)據(jù)獲取過程中由測量誤差、噪聲和人為干擾等不確定因素所產(chǎn)生的誤差由誤差橢圓來表示

6、。Z1Z2Z3A1A2xy 由于假定是穩(wěn)定目標(biāo)，不考慮兩個(gè)實(shí)體的可能機(jī)動。又假設(shè)我們已獲得兩個(gè)實(shí)體的三個(gè)觀測位置Z1，Z2，Z3，現(xiàn)在討論三個(gè)觀測位置Z1，Z2，Z3如何與兩個(gè)已知實(shí)體位置A1，A2進(jìn)行關(guān)聯(lián)的問題。 11圖4-1 由圖4-1可見，觀測Zi(i=1，2，3)與實(shí)體Aj(i=1，2 )關(guān)聯(lián)有三種可能: （1） 觀測Zi與實(shí)體A1關(guān)聯(lián)； （2） 觀測Zi與實(shí)體A2關(guān)聯(lián)； （3） 觀測Zi與實(shí)體Aj均不關(guān)聯(lián)，它要么是由新的實(shí)體， 要么是由干擾或雜波剩余產(chǎn)生的觀測。 這里我們不考慮虛警影響，并假定實(shí)體是穩(wěn)定的。關(guān)聯(lián)的基本思路如下:121） 建立觀測Zi（i=1，2，m）與實(shí)體Aj（j=1

7、，2，n） 的關(guān)聯(lián)矩陣，見下表：l在關(guān)聯(lián)矩陣中的每個(gè)觀測實(shí)體對(Zi，Aj)均包含一個(gè)關(guān)聯(lián)度量Sij，它是觀測Zi與實(shí)體Aj接近程度的度量或稱相似性度量，它把觀測Zi與實(shí)體Aj按內(nèi)在規(guī)律聯(lián)系起來，我們把它稱作幾何向量距離:2)(jiijAZS132） 對每個(gè)觀測實(shí)體對(Zi，Aj)，將幾何向量距離與一個(gè)先驗(yàn) 門限 進(jìn)行比較，以確定觀測Zi能否與實(shí)體Aj進(jìn)行關(guān)聯(lián)。 u如果Sij, 則用判定邏輯將觀測Zi分配給實(shí)體Aj 。u沒有被關(guān)聯(lián)的觀測，用追加邏輯確定另一個(gè)假設(shè)的正確性，是新實(shí)體或虛警等。3） 最后進(jìn)行觀測與實(shí)體的融合處理， 改善實(shí)體的位置與身 份估計(jì)精度。14【例2】運(yùn)動目標(biāo)的觀測/點(diǎn)跡與航

8、跡關(guān)聯(lián)。 假定實(shí)體A、B均以勻速進(jìn)行直線運(yùn)動，在時(shí)刻t0位于用符號“+”表示的位置。首先，根據(jù)實(shí)體的運(yùn)動方程將它們均外推到任 一時(shí)刻t1的位置，這里假定給出三個(gè)觀測位置。Ai(t0)Bi(t0)Bi(t1)Ai(t1)Z2(t1)Z1(t1)Z3(t1) 接下來的問題就是確定哪些觀測與已知實(shí)體航跡進(jìn)行關(guān)聯(lián)。預(yù)測位置等不確定性與例1相同。 15關(guān)聯(lián)處理如下:(1)把實(shí)體A和B在時(shí)刻t0的位置均外推到新的觀測時(shí)間t1，即 (2) 給出新的觀測集合Zj(t1)， j=1，2，3；(3)計(jì)算觀測Zj(t1)與每個(gè)已知實(shí)體在時(shí)間t1的估計(jì)位置之間的關(guān)聯(lián)度量Sij，形成關(guān)聯(lián)矩陣；(4) 根據(jù)Sij和門限，

9、確定哪一個(gè)觀測Zj(t1)與確定航跡關(guān)聯(lián)； (5)確定關(guān)聯(lián)之后，把該觀測分配給實(shí)體航跡，利用位置估計(jì)技術(shù)更新實(shí)體的估計(jì)位置。 )()()()(1010tBtBtAtA16l多源數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)問題是多傳感器數(shù)據(jù)融合的關(guān)鍵技術(shù)之一， 沒有數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，就談不上對目標(biāo)的跟蹤與識別。l從以上兩個(gè)例子中，我們可以這樣給數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)下定義：u所謂數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)就是把來自一個(gè)或多個(gè)傳感器的觀測或點(diǎn)跡所謂數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)就是把來自一個(gè)或多個(gè)傳感器的觀測或點(diǎn)跡 Zi，i=1，2，N，與，與j個(gè)已知或已經(jīng)確認(rèn)的事件歸并到一起，個(gè)已知或已經(jīng)確認(rèn)的事件歸并到一起，使它們分別屬于使它們分別屬于j個(gè)事件的集合，個(gè)事件的集合， 即保證每個(gè)事件集合所包

10、即保證每個(gè)事件集合所包含的觀測以較大的概率或接近于含的觀測以較大的概率或接近于1的概率均來自同一個(gè)實(shí)體。的概率均來自同一個(gè)實(shí)體。u對沒有歸并到對沒有歸并到j(luò)個(gè)事件中的點(diǎn)跡，個(gè)事件中的點(diǎn)跡， 其中可能包括新的來自目其中可能包括新的來自目標(biāo)的點(diǎn)跡或由噪聲或雜波剩余產(chǎn)生的點(diǎn)跡，保留到下個(gè)時(shí)刻標(biāo)的點(diǎn)跡或由噪聲或雜波剩余產(chǎn)生的點(diǎn)跡，保留到下個(gè)時(shí)刻繼續(xù)處理。繼續(xù)處理。17l實(shí)際上，關(guān)聯(lián)是通過一個(gè)m維的判定處理來實(shí)現(xiàn)的，它對觀測與預(yù)測的目標(biāo)狀態(tài)之間的空間或?qū)傩躁P(guān)系進(jìn)行量化，以確定m個(gè)假設(shè)中哪一個(gè)能最佳地描述該觀測。l多傳感器數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)是多傳感器數(shù)據(jù)處理的關(guān)鍵技術(shù)之一，它通常分以下幾種方式：u觀測/點(diǎn)跡與觀測/

11、點(diǎn)跡關(guān)聯(lián)u觀測/點(diǎn)跡與航跡關(guān)聯(lián)u航跡與航跡關(guān)聯(lián)18（1）觀測/點(diǎn)跡與觀測/點(diǎn)跡關(guān)聯(lián)l 最終形成航跡或進(jìn)行航跡初始化。航跡的形成是通過對來自不同采樣周期的觀測/點(diǎn)跡的處理，按照給定的準(zhǔn)則實(shí)現(xiàn)對航跡檢測的。l在下面將要介紹的， 在點(diǎn)跡與航跡關(guān)聯(lián)過程中，那些沒有與數(shù)據(jù)庫中的航跡關(guān)聯(lián)的點(diǎn)跡， 其中有的就是新發(fā)現(xiàn)的目標(biāo)的新點(diǎn)跡。與對應(yīng)目標(biāo)的延續(xù)點(diǎn)跡關(guān)聯(lián)之后，實(shí)現(xiàn)對一個(gè)新航跡進(jìn)行初始化，也屬于點(diǎn)跡與點(diǎn)跡關(guān)聯(lián)。19（2） 觀測/點(diǎn)跡與航跡關(guān)聯(lián)l一般用于集中式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中， 目的在于對已有航跡進(jìn)行保持或?qū)顟B(tài)進(jìn)行更新。 u要判斷各個(gè)雷達(dá)站送來的點(diǎn)跡： 哪些是數(shù)據(jù)庫中已有航跡的延續(xù)點(diǎn)跡， 哪些是新航跡的起始點(diǎn)跡，

12、哪些是由雜波剩余或干擾產(chǎn)生的假點(diǎn)跡。u然后，根據(jù)給定的準(zhǔn)則，把延續(xù)點(diǎn)跡與數(shù)據(jù)庫中的已有航跡連起來，使航跡得到延續(xù)， 并用當(dāng)前的測量值取代預(yù)測值，實(shí)現(xiàn)狀態(tài)更新。l經(jīng)若干周期之后，那些沒有連上的點(diǎn)跡，有一些是由雜波剩余或干擾產(chǎn)生的假點(diǎn)跡，由于沒有后續(xù)點(diǎn)跡， 變成了孤立點(diǎn)跡， 也按一定的準(zhǔn)則被剔除。20（3） 航跡與航跡關(guān)聯(lián)l實(shí)際上就是航跡融合，不過只需要重新計(jì)算關(guān)聯(lián)以后的全局航跡的狀態(tài)估計(jì)和協(xié)方差矩陣， 以便實(shí)現(xiàn)狀態(tài)更新。l 在多傳感器的情況下，每個(gè)傳感器都有本身的觀測/點(diǎn)跡集合和本身的信息處理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)的跟蹤，通常把每個(gè)傳感器的航跡稱作局部航跡。l航跡融合通常用在分布式信息處理系統(tǒng)中， 每

13、個(gè)傳感器按照一定的時(shí)間， 把本傳感器的全部航跡的狀態(tài)送給信息處理中心，以便進(jìn)行航跡融合，因此，航跡融合實(shí)際上就是目標(biāo)狀態(tài)融合。l在融合中心，如果按照某種準(zhǔn)則能夠確定幾個(gè)不同傳感器的航跡來自同一個(gè)目標(biāo)，則把它們的狀態(tài)估計(jì)和協(xié)方差矩陣進(jìn)行組合， 實(shí)現(xiàn)航跡融合。 21l總之，對單傳感器信息處理，只存在點(diǎn)跡與點(diǎn)跡、 點(diǎn)跡與航跡關(guān)聯(lián)；l對多雷達(dá)或多傳感器系統(tǒng)，以上三種方式都存在。按照給定的準(zhǔn)則，通過對點(diǎn)跡的處理，實(shí)現(xiàn)對航跡的初始化，盡可能地去掉假點(diǎn)跡， 并為跟蹤作數(shù)據(jù)準(zhǔn)備，這就是數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)所要完成的任務(wù)。l在一個(gè)實(shí)際的信息處理系統(tǒng)中，采用哪種關(guān)聯(lián)方式， 往往跟信息系統(tǒng)所采用的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有關(guān)。u 在集中式融合

14、系統(tǒng)中，一般采用點(diǎn)跡融合，所以相應(yīng)的關(guān)聯(lián)方法必然也就是點(diǎn)跡與點(diǎn)跡、 點(diǎn)跡與航跡關(guān)聯(lián)；u在分布式信息處理系統(tǒng)中，如上面指出的，一般采用航跡與航跡關(guān)聯(lián)。 為了提高并保證多部傳感器數(shù)據(jù)融合的質(zhì)量，對各個(gè)傳感器送來的點(diǎn)跡要有比較高的要求， 并要對其進(jìn)行預(yù)處理。 223.2.2 數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)過程l通過上面兩個(gè)個(gè)具體例子，我們不難看出，數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)過程包括三部分內(nèi)容：u首先將傳感器送過來的觀測/點(diǎn)跡進(jìn)行門限過濾， 利用先驗(yàn)統(tǒng)計(jì)知識過濾掉那些門限以外的所不希望的觀測/點(diǎn)跡， 包括其它目標(biāo)形成的真點(diǎn)跡和噪聲、干擾形成的假點(diǎn)跡，限制那些不可能的觀測航跡對的形成；u 在該關(guān)聯(lián)門的輸出形成可行或有效點(diǎn)跡航跡對，然后形成關(guān)聯(lián)

15、矩陣，用以度量各個(gè)點(diǎn)跡與該航跡接近的程度；u最后將最接近預(yù)測位置的點(diǎn)跡按賦值策略將它們分別賦予相對應(yīng)的航跡。一般數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)過程如圖所示。 門限設(shè)置形成關(guān)聯(lián)矩陣賦值策略可行對關(guān)聯(lián)度量最后賦值觀測231. 門限過濾l前面已經(jīng)指出，數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)利用的是多部雷達(dá)不同掃描周期送來的數(shù)據(jù)或點(diǎn)跡。可以想像，在整個(gè)雷達(dá)網(wǎng)所覆蓋的空域中， 可能有許多批目標(biāo)，如幾百批，甚至上千批，那么在指揮中心數(shù)據(jù)庫中也必然有許多相應(yīng)的航跡與其對應(yīng)；l再考慮到各雷達(dá)站天線掃描范圍要有較多的覆蓋，每部雷達(dá)就會將更多的點(diǎn)跡送到指揮中心，不僅包括各個(gè)雷達(dá)本身覆蓋范圍內(nèi)的目標(biāo)點(diǎn)跡， 還包括重復(fù)的，即其它雷達(dá)也發(fā)現(xiàn)了的點(diǎn)跡；各部雷達(dá)給出的點(diǎn)跡中

16、，還包括由干擾和相消剩余所產(chǎn)生的假點(diǎn)跡。24l面對這樣大量的數(shù)據(jù)， 不可能把每個(gè)點(diǎn)跡與數(shù)據(jù)庫中的每條航跡都進(jìn)行一一比較、判斷，看看某個(gè)點(diǎn)跡是不是數(shù)據(jù)庫中某條航跡的延續(xù)點(diǎn)跡，實(shí)際上這是沒有必要的，因?yàn)橥粭l航跡中的相鄰的兩個(gè)點(diǎn)跡是有相關(guān)性的。 l如果前一個(gè)點(diǎn)跡確能代表目標(biāo)的真實(shí)位置的話，那么第二個(gè)點(diǎn)跡在天線一個(gè)掃描周期內(nèi)，考慮到目標(biāo)的最大運(yùn)動速度、 機(jī)動變化情況和雷達(dá)的各種測量誤差，目標(biāo)不會跑出某個(gè)范圍。25l如果根據(jù)這個(gè)范圍在指揮中心針對兩坐標(biāo)或三坐標(biāo)雷達(dá)設(shè)立一個(gè)二維或三維窗口，就會把其他航跡所對應(yīng)的點(diǎn)跡及由干擾或相消剩余所產(chǎn)生的假點(diǎn)跡拒之門外了。l當(dāng)然，每一條航跡都必須有這樣的一個(gè)窗口，這種

17、窗口，就將其稱之為關(guān)聯(lián)門。在雷達(dá)數(shù)據(jù)處理中采用關(guān)聯(lián)門來限制非處理航跡和雜波數(shù)目的技術(shù)，就是我們所說的門限濾除技術(shù)，把它與濾波、跟蹤結(jié)合起來，也將其稱為波門跟蹤技術(shù)，關(guān)聯(lián)門內(nèi)的點(diǎn)跡稱之為有效點(diǎn)跡。26l顯然，門限的大小會直接對關(guān)聯(lián)產(chǎn)生重大影響。 u門限小了，套不住可能的目標(biāo)；u門限大了，又起不到抑制其它目標(biāo)和干擾的作用。l通常使相鄰延續(xù)點(diǎn)跡以較大的概率落入關(guān)聯(lián)門為原則來設(shè)立關(guān)聯(lián)門的。l實(shí)際上，由于關(guān)聯(lián)門限制了由噪聲、干擾或雜波剩余產(chǎn)生的假點(diǎn)跡，以及由固定目標(biāo)產(chǎn)生的孤立點(diǎn)跡，有利于提高系統(tǒng)的正確關(guān)聯(lián)概率和減小運(yùn)算量，不僅提高了關(guān)聯(lián)質(zhì)量，同時(shí)也提高了系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)速度。27l目前采用的關(guān)聯(lián)門有多種類型，

18、 如圖所示。幾種二維波門形狀 (a) 環(huán)形； (b) 截尾扇形； (c) 橢圓形； (d) 矩形 (a)(b)(c)(d )R1R2282.數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的邏輯原則 (1) 在單目標(biāo)的情況下，如果已經(jīng)建立了航跡，在當(dāng)前掃描 周期，在關(guān)聯(lián)門內(nèi)只存在一個(gè)點(diǎn)跡，則該點(diǎn)跡是航跡 惟一的最佳配對點(diǎn)跡。 (2) 在單部雷達(dá)的情況下，不管空間有多少目標(biāo)，在關(guān)聯(lián)門 內(nèi)，如果只有一個(gè)點(diǎn)跡，則該點(diǎn)跡是已建立航跡的惟 一配對點(diǎn)跡；如果有三個(gè)關(guān)聯(lián)門，每個(gè)關(guān)聯(lián)門內(nèi)均只 有一個(gè)點(diǎn)跡， 則每個(gè)點(diǎn)跡是對應(yīng)航跡的配對點(diǎn)跡。 29(3)對單部雷達(dá)來說，在一個(gè)掃描周期中來自同一部雷達(dá)的多個(gè)數(shù)據(jù)或點(diǎn)跡，應(yīng)屬于多個(gè)目標(biāo)的數(shù)據(jù)或點(diǎn)跡，這些數(shù)據(jù)

19、或點(diǎn)跡是不能關(guān)聯(lián)的，因?yàn)槔走_(dá)正常工作時(shí)，在一個(gè)掃描周期中，一個(gè)目標(biāo)只能有一個(gè)點(diǎn)跡，而不可能有兩個(gè)或兩個(gè)以上的回波數(shù)據(jù)或點(diǎn)跡， 關(guān)聯(lián)是對不同掃描周期的點(diǎn)跡而言的。(4)在單個(gè)目標(biāo)情況下，多部雷達(dá)工作時(shí)，在關(guān)聯(lián)門內(nèi)，每部雷達(dá)報(bào)來一個(gè)數(shù)據(jù)或點(diǎn)跡，則認(rèn)為這些數(shù)據(jù)或點(diǎn)跡屬于同一個(gè)目標(biāo)，因?yàn)橄噜徑目煞直娴膬蓚€(gè)目標(biāo)，不可能其中一個(gè)被某部雷達(dá)發(fā)現(xiàn)， 而另一個(gè)被另一部雷達(dá)發(fā)現(xiàn)。 30(5)多部雷達(dá)工作時(shí)，在關(guān)聯(lián)門內(nèi)，每部雷達(dá)都報(bào)來相同數(shù)目的觀測數(shù)據(jù)或點(diǎn)跡，這一數(shù)量將被認(rèn)為是目標(biāo)的數(shù)量，當(dāng)然，這是在多部雷達(dá)有共同覆蓋區(qū)域的情況下的結(jié)果。由于每部雷達(dá)距目標(biāo)的距離有遠(yuǎn)近之分，也不排除遠(yuǎn)距離信噪比小的雷達(dá)漏檢一個(gè)點(diǎn)跡

20、， 而近距離信噪比大的雷達(dá)由于雜波或干擾的影響而多了一個(gè)點(diǎn)跡，因?yàn)辄c(diǎn)跡是以概率出現(xiàn)的。(6)在多部一次雷達(dá)都配有二次雷達(dá)一起工作時(shí)，二次雷達(dá)的每個(gè)回答數(shù)據(jù)中都包含有目標(biāo)的編號信息，則可利用每部雷達(dá)的編號信息進(jìn)行多雷達(dá)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，使數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)問題得到簡化。 31(7)在多雷達(dá)工作的情況下，只有一個(gè)點(diǎn)跡存在，并與幾條航跡同時(shí)相關(guān)，則該點(diǎn)跡應(yīng)同時(shí)屬于這幾條航跡，這可能是由于航跡交叉等原因造成的。(8)一個(gè)點(diǎn)跡只能與數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)鄰域的航跡進(jìn)行關(guān)聯(lián)，不管是否關(guān)聯(lián)上，不能再與其它航跡進(jìn)行關(guān)聯(lián)。需要強(qiáng)調(diào)的是，在多雷達(dá)工作時(shí)，必須有公共覆蓋區(qū)域，否則談不到多傳感器數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)和融合。 323.2.3 數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的一般步驟

21、 根據(jù)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)過程，我們歸納出用于確定觀測觀測對或觀測航跡對之間進(jìn)行數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)處理的6個(gè)步驟， 如圖所示。 已知實(shí)體或先驗(yàn)觀測數(shù)據(jù)庫先驗(yàn)實(shí)體行為和特征數(shù)據(jù)庫傳感器特征數(shù)據(jù)庫查找數(shù)據(jù)庫中的被選實(shí)體把被選實(shí)體校正到觀測時(shí)間ti計(jì)算預(yù)測狀態(tài)門限過濾建立可行對計(jì)算關(guān)聯(lián)矩陣計(jì)算相似性度量分配邏輯任務(wù)分配33 1. 查找數(shù)據(jù)庫中的備選實(shí)體 有了當(dāng)前的備選觀測之后，首先從數(shù)據(jù)庫中找出前一采樣周期的觀測zj(tj)和表示當(dāng)時(shí)實(shí)體狀態(tài)估計(jì)的狀態(tài)向量 ，它們表示實(shí)體的位置、速度或身份的估計(jì)，為后續(xù)處理做準(zhǔn)備。 數(shù)據(jù)庫中存有前面已經(jīng)有的觀測和狀態(tài)向量，或者說存儲有各種目標(biāo)的歷史記錄。 )(jtxj34已知實(shí)體或先驗(yàn)觀

22、測數(shù)據(jù)庫先驗(yàn)實(shí)體行為和特征數(shù)據(jù)庫傳感器特征數(shù)據(jù)庫查找數(shù)據(jù)庫中的被選實(shí)體把被選實(shí)體校正到觀測時(shí)間ti計(jì)算預(yù)測狀態(tài) 2. 把備選實(shí)體校正到觀測時(shí)間ti 對于動態(tài)實(shí)體，數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的第二步就是將備選實(shí)體的狀態(tài)向量校正到觀測時(shí)間ti。這樣，就需要對每個(gè)備選實(shí)體通過解運(yùn)動方程確定在時(shí)刻ti的狀態(tài)x的預(yù)測值。明確地說, x(ti)=(ti,tj)x(tj)+n 式中: (ti,tj)將狀態(tài)由時(shí)刻tj變到時(shí)刻ti的變換矩陣, )()(jiijtxtx其分量是在時(shí)刻ti的狀態(tài)向量元素對在時(shí)刻tj的狀態(tài)向量元素的偏導(dǎo)數(shù);n未知噪聲， 通常是具有零均值的高斯噪聲。 35已知實(shí)體或先驗(yàn)觀測數(shù)據(jù)庫先驗(yàn)實(shí)體行為和特征數(shù)據(jù)庫

23、傳感器特征數(shù)據(jù)庫查找數(shù)據(jù)庫中的被選實(shí)體把被選實(shí)體校正到觀測時(shí)間ti計(jì)算預(yù)測狀態(tài) 3. 計(jì)算每個(gè)備選實(shí)體航跡的預(yù)測位置 通過觀測方程預(yù)測每個(gè)備選實(shí)體的預(yù)測位置， 即 ntxgtxijij)() 1(其中，函數(shù)g表示實(shí)體j通過時(shí)刻ti的狀態(tài)向量xj(ti)預(yù)測該實(shí)體在時(shí)刻ti+1時(shí)刻的狀態(tài)所需的變換; n為觀測噪聲，通常是零均值分布的高斯噪聲。 36已知實(shí)體或先驗(yàn)觀測數(shù)據(jù)庫先驗(yàn)實(shí)體行為和特征數(shù)據(jù)庫傳感器特征數(shù)據(jù)庫查找數(shù)據(jù)庫中的被選實(shí)體把被選實(shí)體校正到觀測時(shí)間ti計(jì)算預(yù)測狀態(tài) 4. 門限過濾 門限過濾的目的在于通過物理的或統(tǒng)計(jì)的方法來濾除關(guān)聯(lián)過程中不太可能的或所不希望的觀測觀測對和觀測航跡對以及噪聲

24、和干擾，以減少計(jì)算量，防止計(jì)算機(jī)過載，同時(shí)提高關(guān)聯(lián)速度，以便實(shí)時(shí)處理。 37查找數(shù)據(jù)庫中的被選實(shí)體把被選實(shí)體校正到觀測時(shí)間ti計(jì)算預(yù)測狀態(tài)門限過濾建立可行對計(jì)算關(guān)聯(lián)矩陣計(jì)算相似性度量分配邏輯任務(wù)分配 5. 計(jì)算關(guān)聯(lián)矩陣 關(guān)聯(lián)矩陣中的元素Sij是用來衡量k時(shí)刻觀測zi(k)與預(yù)測值xj(k)接近程度或相似程度的一個(gè)量。關(guān)聯(lián)過程中，一個(gè)經(jīng)常使用的關(guān)聯(lián)度量是所謂的逆協(xié)方差矩陣加權(quán)的幾何距離: Sij=zi(k)-xj(k)TRi+Rj-1zi(k)-xj(k) 需要注意的是，xj(k)是預(yù)測值。 vij=zi(k)-xj(k) 它是殘差，或稱作新息。 38門限過濾建立可行對計(jì)算關(guān)聯(lián)矩陣計(jì)算相似性度量

25、分配邏輯任務(wù)分配 6. 分配準(zhǔn)則的實(shí)現(xiàn) 最后一步是應(yīng)用判定邏輯來說明觀測zi(k)與某實(shí)體或狀態(tài)向量之間的關(guān)系， 把當(dāng)前的測量值分配給某個(gè)集合或?qū)嶓w。 39門限過濾建立可行對計(jì)算關(guān)聯(lián)矩陣計(jì)算相似性度量分配邏輯任務(wù)分配l1.最鄰近方法l2.全鄰最優(yōu)濾波器l3.概率數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)濾波器l4.多模型方法l5.相互作用多模型概率數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)濾波器l6.聯(lián)合概率數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)濾波器l7.多假設(shè)方法l8.航跡分裂方法l9.分布多傳感器多目標(biāo)跟蹤與數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的一般理論l10.基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的多目標(biāo)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)方法4.2.4 數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的幾種方法401.“最鄰近”方法l“最近鄰”方法的思想是：在落入跟蹤波門中的所有量測 中，離目標(biāo)跟蹤預(yù)測位置最近的量測認(rèn)為是有效量測。l“最近鄰”方法的好處是算法最簡單，但是精度差，抗雜 波干擾的能