基于MHT-IMM的航跡生成算法建模與仿真

許 飛，漆 斌，程海濤，范欽民，張 龍

（上海機(jī)電工程研究所，上海 201109）

0 引 言

現(xiàn)代防空作戰(zhàn)面臨的戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境日益復(fù)雜、惡劣，不僅需要跟蹤的目標(biāo)數(shù)量較多，且對(duì)于非合作目標(biāo)的跟蹤難度也逐步增大。其中，目標(biāo)信息既包含機(jī)動(dòng)目標(biāo)和非機(jī)動(dòng)目標(biāo)的信息，又包含環(huán)境混響和虛警，大大增加了雷達(dá)傳感器航跡生成的難度。在雷達(dá)目標(biāo)航跡生成過(guò)程中，航跡關(guān)聯(lián)是雷達(dá)數(shù)據(jù)處理的核心環(huán)節(jié)，將多傳感器檢測(cè)到的點(diǎn)跡與所有目標(biāo)航跡關(guān)聯(lián)配對(duì)，形成“點(diǎn)跡-航跡”的配對(duì)結(jié)果，用于確認(rèn)處理、跟蹤濾波或生成新航跡。Reid 于1977年基于“全鄰”最優(yōu)濾波器和Bar-Shalom 的確認(rèn)矩陣的概念，提出了多假設(shè)跟蹤方法。數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的結(jié)果不僅依賴于當(dāng)前掃描周期，而且依賴于歷史量測(cè)。在航跡數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)沖突時(shí)，形成多種邏輯假設(shè)，延遲做決定的時(shí)間，讓后續(xù)的量測(cè)數(shù)據(jù)解決當(dāng)前的不確定性。本文從算法的原理框架著手，先通過(guò)歸一化距離和關(guān)聯(lián)波門(mén)形成關(guān)聯(lián)假設(shè)，再通過(guò)航跡置信度、N-scan 剪枝法和后驗(yàn)概率進(jìn)行航跡刪除，便于實(shí)現(xiàn)算法工程化。

使用基于單模型的自適應(yīng)濾波器對(duì)機(jī)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行跟蹤的效果往往不理想，表現(xiàn)為跟蹤精度與對(duì)目標(biāo)機(jī)動(dòng)的快速響應(yīng)之間難以很好地協(xié)調(diào)，特別是當(dāng)前目標(biāo)的機(jī)動(dòng)能力越來(lái)越強(qiáng)，目標(biāo)運(yùn)動(dòng)模式的結(jié)構(gòu)、參數(shù)變化都很大，單模型的自適應(yīng)濾波器難以及時(shí)準(zhǔn)確地辨識(shí)出這些變化，造成模型不準(zhǔn)確，從而導(dǎo)致跟蹤性能下降。將交互式多模型濾波應(yīng)用于多假設(shè)航跡跟蹤算法中，可解決基于單模型的自適應(yīng)濾波器自身局限性造成的濾波輸出精度偏差的缺點(diǎn)。……