多目标跟踪中几种数据关联方法的比较

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1、文章编号：1009－8119（2005）10－0045－02多目标跟踪中几种数据关联方法的比较张绪强北京理工大学电子工程系，北京100081摘要数据关联是多目标跟踪的核心部分，概率数据关联滤波（probabilitydataassociationfilter,PDA）算法和联合概率数据关联滤波（jointprobabilitydataassociationfilter,JPDA）算法是两种典型的数据关联算法。PDA方法计算量小，有较好的单目标跟踪性能，但在跟踪多个目标时会发生目标的偏移和聚合现象；JPDA

2、方法具有良好的多目标跟踪性能，但其运算量巨大而难于在工程中应用。OSPDA(theorderstatisticsPDA)是改进型的快速算法，关联精度高并且计算量小。本文对这几种数据关联方法进行了分析比较，并作了仿真，指出各种算法的优缺点。关键词数据关联，多目标跟踪，PDATheComparisonofDataAssociationAlgorithmsforMultitargetTrackingZhangXuqiang(DeptofElectronicEngineering,BeijingInstitute

3、ofTechnology,Beijing100081,)AbstractDataassociationisthecoreofmultitargettracking.Theprobabilitydataassociationfilter(PDA)andthejointprobabilitydataassociationfilter(JPDA)arethetwotypicalalgorithms.ThePDAalgorithmhaslowcomputationalburdenandisagoodschemef

4、orsingletargettracking,butitcan’tsolvethetrackcoalescenceinmultitargettracking.TheJPDAalgorithmhasgreatcapabilityinmultitargettrackingbutcan’tbeeasilyimplementedinrealitybecauseofveryhighcomputationalload.OSPDA(theorderstatisticsPDA)isanimprovementofdataa

5、ssociation.ThecomputationalburdenofOSPDAislowandthetrackingaccuracyofOSPDAishigh.Inthispaper,thecomparisonofthethreemethodsisproposedandthroughcomputersimulationtheadvantagesanddisadvantagesofthethreemethodsareproposed.Keywordsdataassociation，multitargett

6、racking，PDA1引言多目标跟踪问题无论在军事和民用方面都有着十分广泛的应用，主要的应用领域有：车辆监控与公路交通管制，空防，弹道导弹防御，空中攻击，海洋监视，战场监视，以及空中交通管制等等。数据关联是多目标跟踪的核心部分。数据关联过程是将候选回波与已知目标轨迹比较并最后确定正确的观测与轨迹配对的过程。在密集目标环境中，跟踪门只是用来解决航迹和点迹关联的初步问题。当一个门内有多个回波或者一个回波落入不同的波门内，则需要数据关联来进行配对。目前，典型的数据关联算法是概率数据关联滤波（probabili

7、tydataassociationfilter,PDA）算法、联合概率数据关联滤波（jointprobabilitydataassociationfilter,JPDA）算法和统计数据关联滤波（theorderstatisticsPDA，OSPDA）算法。2几种数据关联方法的比较PDA方法充分利用了位于跟踪门内所有回波，以获得可能的后验信息，其实质是计算等效观测或多回波的统计中心，即跟踪门内所有回波的加权和。第j个目标第k次扫描的等效回波可以表示为：（1）其中，为回波来自目标的后验概率，为目标跟踪门内回波

8、的观测值。为目标关联门内回波数。这样，目标状态的最小方差估计或条件均值为（2）PDA方法在计算等效回波的时候，将每个目标的关联门作为一个整体，并没有考虑邻近目标回波的影响，当目标距离很近或者轨迹交叉的时候，这种影响是显著的，会引起目标的误跟或丢失现象[1]。该方法具有良好的单目标跟踪性能但同时跟踪多个目标时，会发生目标航迹的偏移和聚合。JPDA方法综合考虑了相交的波门内的所有回波和航迹，在密集回波环境下，跟踪多个近距离机动目标