
第 30 卷 第 10 期
Vol. 30 No. 10
控 制 与 决 策
Control and Decision
2015 年 10 月
Oct. 2015
基于箱粒子的多扩展目标 PHD 滤波
文章编号: 1001-0920 (2015) 10-1759-07 DOI: 10.13195/j.kzyjc.2014.1081
宋骊平, 严 超, 姬红兵, 梁 萌
(西安电子科技大学 电子工程学院,西安 710071)
摘 要: 在高斯混合多扩展目标 PHD 滤波的基础上, 结合最新兴起的箱粒子滤波, 提出一种基于区间分析的多扩展
目标 PHD 滤波算法. 采用大小可控的非零矩形区域来代替传统的多个点量测, 这样可降低权值计算中对量测分布的
要求. 仿真对比实验表明, 采用区间分析方法在保证近似于传统滤波精度的同时可降低计算复杂度, 在目标数目估计
及抗杂波干扰方面也具有较为突出的优势, 并且可解决在目标靠近时由于不能正确给出子划分而造成的漏检问题.
关键词: 箱粒子;区间分析;概率假设密度;多目标跟踪;扩展目标
中图分类号: TP273 文献标志码: A
PHD filter for tracking multiple extended targets using box particle
SONG Li-ping, YAN Chao, JI Hong-bing, LIANG Meng
(School of Electronic Engineering,Xidian University,Xi’an 710071,China.Correspondent:SONG Li-ping,E-mail:
lpsong@xidian.edu.cn)
Abstract: A novel probability hypothesis density(PHD) filter for tracking multiple extended targets is proposed by using
interval analysis resulting from the Gaussian mixture PHD(GM-PHD) and the recently emerged box particle filtering. The
key idea is replacing traditional multiple measurements with a rectangular region of the non-zero volume in the state space,
which can reduce the requirement of the measurements’ distribution. Simulation results show that, using interval analysis
can reach the same tracking level of GM-PHD with a low computational complexity and a good performance on estimating
the number of the targets and anti-clutter. This approach can also solve the problem of leak detection with the wrong sub-
partition.
Keywords: box particle;interval analysis;probability hypothesis density (PHD);multiple targets tracking;extended
targets
0 引引引 言言言
自二十世纪八十年代起, 随着雷达距离分辨率
的提高, 目标在雷达距离显示器上将占据多个距离
分辨单元, 产生了所谓的扩展目标, 使得扩展目标
跟踪问题变得越来越重要. 文献 [1] 提出了在假设各
时刻目标产生的量测数目服从泊松分布的条件下
对扩展目标进行跟踪; 文献 [2] 中采用的观测模型同
样假设每一时刻目标会在其周围产生服从一定分
布的多个量测, 且量测数目服从泊松分布; 在此基
础上, Granstrom 等
[3]
结合 Mahler
[4]
提出的概率假设密
度 (PHD) 滤波方法, 提出了一种针对多扩展目标的高
斯混合 PHD (GM-PHD) 滤波, 文中假设目标的动态模
型和观测模型是线性高斯的, 并且每一时刻, 每个目
标所产生的量测数目服从泊松分布. 区别于传统的非
扩展目标跟踪, 扩展目标跟踪根据同一目标产生的量
测具有较近的空间距离原理, 采用距离划分将量测数
据划分成不同的划分单元, 再将每一个划分单元里的
量测作为一个整体, 采用集中式融合的方法对预测结
果进行量测更新. 该算法要求目标的量测模型服从某
一分布, 并且在量测划分过程中, 当两个目标距离较
近时, 其所产生的量测往往会被划分到一个划分单元
中. 为了将其划分开就必须采用子划分, 然而子划分
并不能将两个目标的量测准确地划分出来, 这就导致
在计算权值及目标数目估算时出现错误而产生漏检.
其次, 在目标扩展范围内一旦存在杂波量测, 则在量
测划分时该杂波量测是无法从划分单元中剔除的, 权
值计算也会受到杂波量测空间位置的影响.
为了解决上述问题, 本文在传统的高斯混合多扩
收稿日期: 2014-07-09;修回日期: 2015-04-21.
基金项目: 国家自然科学基金项目 (61372003);中央高校基本科研业务费项目 (JB140221).
作者简介: 宋骊平 (1975−), 男, 副教授, 博士, 从事信号与信息处理、目标定位与跟踪等研究;姬红兵 (1963−), 男, 教
授, 博士生导师, 从事微弱信号检测与参数估计、目标定位与跟踪等研究.