[发明专利]一种基于改进K最短路径的多假设目标跟踪方法

摘要

本发明公开了一种基于改进K最短路径的多假设目标跟踪方法，克服了现有技术中，多假设跟踪的算法依赖于大量的假设，计算量和存储量随着跟踪目标和观测帧的增多，呈现爆炸性增长的问题。该发明包括以下步骤：步骤1):给定多个时间点的传感器观测序列步骤2):初始化，构造图中节点node。本发明利用多目标跟踪问题中大部分路径无公共节点的特点，得到了首先求解K条最短路径，然后根据路径间是否存在公共节点进行K最短路径计算，得到了K个目标的最可能观测序列和利用该观测序列所计算出的目标状态，从而具有抗杂波能力强、跟踪精度高，计算速度快的效果。

主权项

1.一种基于改进K最短路径的多假设目标跟踪方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1):给定多个时间点的传感器观测序列其中为ti时刻传感器的所有nt个观测，包括杂波和目标响应，dy为观测的维数；表示当前节点所对应的的目标状态，dx为目标状态的维数；为ti时刻传感器观测方程，为目标从ti时刻至ti+1时刻的状态方程；设当前需要跟踪的第k个目标的初始状态为其中k∈{1,...,K}，转步骤2)；步骤2):初始化，构造图中节点node，每个节点包括：当前目标所对应的假设观测序列path、当前目标最新状态x，当前目标的观测序列为path时的负对数似然函数值，转步骤3)；步骤3):令k＝1，转步骤4)；步骤4):清空有序图Map，对j∈{1,...,nt}，循环执行对第k个目标，假设该目标在t＝1时刻的观测值为更新其路径pathnew＝[j]，计算对数似然函数的负值和以负对数似然函数值NLL(pathnew)为键值，以路径pathnew和当前目标状态为内容，将加入到有序图Map中，其中有序图的键值按照升序排列，转步骤5)；步骤5):从有序图Map中取出键值最小的节点Nodemin，若该节点的的当前路径pathmin的总观测数量为Tmin＝T，则保存该目标的最可能观测路径pathshortest(k)＝pathmin，转步骤7)；否则转步骤6)；步骤6):在t＝Tmin时刻，对j∈{1,...,nt}，循环执行对第k个目标，假设该目标在t时刻的观测值为更新其路径pathnew＝[pathmin j]，计算对数似然函数的负值和以负对数似然函数值NLL(pathnew)为键值，以路径pathnew和当前目标状态为内容，将加入到有序图Map中，其中有序图的键值按照升序排列，转步骤5)；步骤7):令k＝k+1，若k≤K，转步骤4)，否则转步骤7)；步骤8):对所有得到的K个目标的最短路径pathshortest(k),k∈{1,...,K}，计算不同最短路径之间的共用观测值，并按照路径间是否具有共用观测值分簇，得到L个簇Cl＝{pathshortest(k1),...,pathshortest(km)},l∈{1,...,L}，其中m为第l簇中所包含的最短路径数，转步骤9)；步骤9):令l＝1,cnt＝0,Yshortest＝Φ,Pfinal＝Φ,其中Φ为空集，转步骤10)；步骤10):考察第l簇Cl，若Cl仅包含单条最短路径，则所得最短路径pathshortest(k)则为第k个目标的最可能观测序列，将该路径存储到第k个目标的最可能观测序列pathfinal(k)＝pathshortest(k)，将在其中出现过的观测值加入到Yshortest中，将pathfinal(k)加入到Pfinal中，转步骤11)；若包含多条路径，转步骤10)；步骤11):cnt＝cnt+1，Rcnt＝Cl，转步骤12)；步骤12):令l＝l+1，若l≤L，转步骤10)；否则转步骤13)；步骤13):num＝cnt，转步骤14)；步骤14):令l＝1，转步骤15)；步骤15):清空有序图Map，对未找到pathfinal(k)的第一个目标，假设为簇Cl中第l1＝1个目标，在原K个目标中的编号为对j∈{1,…,nt}，循环执行：假设该目标在t＝1时刻的观测值为其中该观测值未在已经得到的pathfinal(k)的观测序列中出现过即更新其路径pathnew＝[j]，计算对数似然函数的负值和以负对数似然函数值NLL(pathnew)为键值，以路径pathnew和当前目标状态为内容，将加入到有序图Map中，转步骤16)；步骤16):从有序图Map中取出键值最小的节点Nodemin，若该节点的的当前路径pathmin的总观测数量为Tmin＝NlT，其中Nl为第k个目标所属的簇Cl中的目标个数，则保存该最可能观测路径pathshortest(Cl)＝pathmin，转步骤19)；否则转步骤17)；步骤17):若Tmin＝nT,n<Nl，令对j∈{1,…,nt}，循环执行：假设簇Cl中第l1＝n目标在t＝1时刻的观测值为其中该观测值未在已经得到的pathfinal(k)的观测序列中出现过且未在pathmin中出现过，更新其路径pathnew＝[j]，计算对数似然函数的负值和以负对数似然函数值NLL(pathnew)为键值，以路径pathnew和当前目标状态为内容，将加入到有序图Map中，转步骤16)；若Tmin不是T的整数倍，转步骤18)；步骤18):在t＝Tmin时刻，对j∈{1,…,nt}，循环执行：假设当前目标在t时刻的观测值为其中切未在pathmin中出现过，更新其路径pathnew＝[pathmin j]，计算对数似然函数的负值和以NLL(pathnew)为键值，以路径pathnew和当前目标状态为内容，将加入到有序图Map中，其中有序图的键值按照升序排列，转步骤16)；步骤19):将pathshortest(Cl)中的观测序列等分为Nl个长度为T的序列并保存到最终路径中并添加到Pfinal中，转步骤20)；步骤20):令l＝l+1，若l≤L，转步骤15)，否则结束。