一种基于最小二乘拟合的数据关联算法

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1、http：／／hkxb，buaa．edu．crlhkxb@buaa．edu．crl一种基于最小二乘拟合的数据关联算法王聪1’2一，王海鹏2，熊伟2，何友21．飞行器测控与通信教育部重点实验室，重庆4000442．海军航空工程学院信息融合技术研究所，烟台264001摘要：针对点航关联在多目标跟踪中精度与实时性难兼顾的问题，提出了一种基于最小二乘拟合的点航关联算法。首先采用滑窗将历史航迹截断，采用最小二乘法在不同维度分别拟合、外推融合航迹历史信息条件下的航迹点，增加外推点的多样性及信息量。同时定义了5种全概率关联事件，

2、提取传统滤波方法的预测点，将拟合外推点与滤波预测点融合，使归属判决更加准确。最后分别推导了不同事件发生时的状态更新方程与误差协方差更新方程，给出了其中参数的确定方法。经仿真数据验证，与经典的最近邻域法和联合概率数据互联算法相比，所提算法能够更好地兼顾精度与实时性，且计算复杂度较低，易于工程实现。关键词：最小二乘；数据关联；目标跟踪；曲线拟合；中图分类号：V243．2；TP953文献标识码；A信息融合文章编号：1000—6893(2016)05—1603—11目标跟踪主要分为点迹／航迹数据关联与后续滤波两部分，其中数

3、据关联作为滤波输入值的选取方法，对跟踪效果的优劣起到了非常重要的作用。特别在多目标跟踪过程中，当目标距离很近或者交叉运动时，关联算法的作用就显得尤为突出。因此，国内外许多学者就该问题进行了大量研究，并取得了一些成果。其中，最经典的算法是贝叶斯类多目标数据互联算法，主要包括最近邻域标准过滤器[1’2](Nearst—NeighborStandardFilter，NNSF)(简称最近领域法)、联合概率数据互联‘3’63(JointProbabilisticDataAssociation，JPDA)算法和多假设跟踪[7’

4、8](MultipleHypoth—esisTracking，MHT)算法。其中最近邻域法思路较为简单清晰，算法结构也易于实现，目前广泛应用于实际工程中，但该算法存在着精度不高的缺点；JPDA算法是在概率数据互联(Probabilis-ticDataAssociation，PDA)算法基础上，融入取点迹的交互式联合概率思想，更全面地考虑了回波点隶属航迹的概率问题，因此该算法的效果非常优异。但JPDA算法思路繁琐，其中确认矩阵的拆分及联合事件概率的计算较为复杂，特别是随着目标个数的增多，该算法的计算量非常大，运行效率

5、低，因此得到极少的应用。多假设跟踪算法面向量测全面计算各假设树分支的概率，因此也与JPDA算法相似，当目标数与量测数增加时容易产生“组合爆炸”。近年来的许多学者针对关联算法的研究，也大多基于上述3种算法做文章，将上述两种算法微调以适应不同的应用场景，例如无源定位凹1川、故障检测[1圯等。另外，也有一些研究突破了现有关联算法的思维定势，如检测前跟踪E12-13"](TrackingBeforeDetection，TBD)。这类算法虽然在理论上已取得了一些进步，但在实收稿日期：2015．06．08；退修El期：2015

6、—06—29；录用日期：2015·07-22；网络出版时间：2015-08·1816：34网络出版地址：www．cnki，net／kcms／detaU／11．1929．V20150818，1634．008．mI基金项目：飞行器测控与通信教育部重点实验室开放基金(CTTC—FX201302)*通讯作者．Tel．：0535—6635877E—mail：congnavy@hotmail．com硪甩格武l王聪．壬海鹅．熊伟．等．一种基f最小二乘拟合曲数据关联算法￡J]航空学报-20t6，37(5)：1603-1613．WA

7、NGC，WANGHP，XIONGW，eta1．DataassociationalgoritWnbasedOftleastsquarefittingffJ2．ActaAeronauticaetAstronauticaSini—ca，2016，37(5)?1503—1613．1604航空学报May252016Vol·37No-5际应用中，由于目前绝大多数设备的信息处理流程是模块化的，因此将信号检测与数据处理相结合的算法并不能解决当前的问题。近年来，基于随机有限集理论口4。163框架下的多目标跟踪算法得到了广泛的关注和发

8、展，其优点在于：集成了多目标跟踪的起始、维持、终止等阶段，避免了传统关联算法在随着目标数量增长而产生“组合爆炸”的计算量难题。但其缺点在于递推过程不包含目标属性信息，不能形成完整的目标跟踪航迹，且该算法的应用并不广泛，传统的数据关联方法仍是目前最有效解决目标跟踪的可靠方法。为了能更好地提升关联算法在结构复杂度、处理效果、实时性这三方面的总体效能，本文提出了一