[发明专利]基于多假设跟踪数据关联的红外弱小目标搜索跟踪方法

说明书

技术领域

本发明属于目标跟踪的航迹关联与航迹融合的红外目标搜索跟踪技术领域，特别是一种基于多假设跟踪（multiple hypothesis tracking）数据关联的红外弱小目标搜索跟踪方法。

背景技术

传感器网络(SensorNetworks)是国际上的研究热点，也是我国国务院发布的《2006—2020年国家中长期科学和技术发展规划纲要》中的重点领域及其优先主题。移动传感器网络可以用于公安、消防、灾难预防与抢险救灾(如利用移动传感器，实时收集矿井中的瓦斯数据，及时报告瓦斯异常位置，以避免矿难；实时探测林区的火险苗头，以控制森林火灾；等等)。由于计算机视觉处理能力的提高以及视觉传感器件的普遍应用，全方位视觉传感器被迅速应用于监控和机器人视觉引导等领域，为实时获取场景的全景图像提供了一种全新的解决方案。而这些全方位视觉导航系统中，对多目标的跟踪是其重要的任务，我们必须认识到雷达导航和跟踪存在其固有的不足。例如，对低空、超低空目标发现困难、易受干扰、机动性差，配置环境容易受限等。相对于雷达系统，应用红外热成像技术的红外搜索跟踪系统的优点就凸显出来：（1）任何绝对温度高于零度的物体都有红外辐射，因而系统可以昼夜工作，而自身没有强辐射源，相对容易隐蔽。（2）没有主动的辐射，而是被动探测，所以不易受到敌方干扰和反辐射武器的攻击，特别是在电磁环境较为恶劣的情况下，仍然可以正常工作。（3）成像的原理利用的是温差，对采用雷达隐身技术的空袭武器也具有较强的探测能力；从而可以不受地物回波的影响，探测器对温差较高的目标较为敏感比如飞行器尾部火焰、巡航导弹具有明显的探测优势，填补了传统雷达的低空死角。（4）质量轻、体积小，机动能力强，配置灵活，可以灵活地配置在各种地形，还可以通过车载增强机动能力。

随着红外系统应用于目标探测与跟踪相关技术的不断发展，越来越要求红外系统能够尽可能远的探测并跟踪到目标。同时随着无人飞行器等小型目标的不断涌现，使得目标在红外成像系统中所占像素很少。在此基础上催生了小目标探测技术的发展，小目标探测技术月来越受到重视。红外系统在很多应用场合是和雷达配合作为雷达的补盲系统，所以红外系统多面对的是低空、超低空飞行的弱小目标，甚至是地面上的目标。由于受到地杂波的影响，雷达系统对这些目标的探测存在的高虚警率问题目前还没有得到有效解决。红外系统由于是光学成像，空间分辨率远高于雷达，所以相对而言对低空、超低空和地面目标的探测与跟踪有着先天的优势。低空、超低空和地面这些环境一般统称为复杂背景，复杂背景下的小目标探测是目标探测领域的一个热点问题。

数据关联是多目标跟踪的关键技术之一，也一直是研究的重点。因为数据关联算法性能的优劣直接影响跟踪系统的整体性能。现代战争环境下的跟踪监视系统，由于各种自然和人为干扰或不确定性的存在，加之目标大批次突防战术的应用、目标机动性能的提高、以及目标控制性能的改善，使得编一队及交叉运动更为密集，造成数据具有强烈的模糊及不确定性，因此对数据关联技术提出了更高的要求。