基于模糊信息處理的傳感網系統中多目標跟蹤方法

丁翠 北京京北職業技術學院

基于模糊信息處理的傳感網系統中多目標跟蹤方法

丁翠 北京京北職業技術學院

傳感器組網推動了信息領域的發展，多目標跟蹤就是傳感器組網系統中的關鍵技術。在傳感器組網系統中，多目標根據主要是根據信息融合理論，通過多個不同節點的不同層次、精度、粒度及各種數據，從而獲得具有完整決策及精準估計的目標，在多目標跟蹤研究中，數據關聯是一個重點及難點內容。本文通過模糊信息處理作為基礎，將分布式融合模型作為框架，對傳感網系統中的多目標跟蹤的方法進行了介紹。多目標追蹤主要是根據傳感網系統實現跟蹤處理流程的創建，從而能夠滿足信息融合的實際需求。

模糊信息處理 傳感網系統 多目標追蹤

分布式傳感器組網過程中的信息融合就是通過多傳感器的不同層次、精度、分辨率等，使獲得的估計及決策更加精準及完整。目標的跟蹤在雜波環境中是不確定的，所以信息融合的重點問題就是多目標跟蹤。在進行傳感器系統創建過程中，因為存在多種問題，并且跟蹤未知數不確定，所以導致不能夠對精準的來源進行觀測，使數據在關聯過程中具有不確定性。時間的不同，傳感器節點的目標運動就具備不同的狀態，那么目標觀測的創建也存在各種不同，從而限制了運動模型。數據關聯與傳感網系統具有密切的聯系，基于此，本文就以模糊處理為基礎，對傳感網系統中基于模糊信息處理的多目標跟蹤方法進行分析。

1 基于異類傳感器模糊航跡開始

在多目標跟蹤過程中具有不確定性，主要包括觀測的設備性能、環境及對象三種。簡單來說，觀測的對象也就是目標的運動數量及模型，在目標跟蹤的過程中傳感器及節點數據也不確定，要想解決這些問題，能夠通過模糊理論實現，在目標追蹤過程中，模糊信息處理能夠解決其中缺乏先驗信息、不準確等問題。

將傳感器節點層、紅外傳感器及二維雷達相互結合，是平臺的抗干擾、生存及跟蹤精度都有效提高。因為異類傳感器的測量空間、系統誤差等都各不相同，所以不同緯度的航跡開始觀測較難。要想解決這一問題，可以直接從異類傳感器中得出分量，以同個時間中不同目標的關系，對在同時間觀測到的緯度進行分類及合成，之后進行合成，從而實現基于異類傳感器模糊航跡的開始。

2 觀測-航跡關聯

觀測-航跡關聯的主要方式就是聯合概率數據，通過關聯門限將不可行的假設消除，創建目標及可行假設關聯。此種方法只能夠適用于關聯觀測，為了能夠對目標運動及歷史信息進行觀測，可以對其進行重構，提出GJPDA的方式。為了能夠充分使用這些信息，GJPDA以模糊觀測s及統計觀測z兩者進行了不確定度量的定義：

σ（k）表示第l類觀測統計的標準差；H（p）表示第l類觀測統計的熵；σ1（k）表示第l類模糊觀測的標準差；H1（u）表示第l類模糊觀測的模糊熵。

3 航跡-航跡關聯

航跡-航跡關聯中，要求傳感器平臺各不相同，但是要實現其中目標是否是相同的判斷，將其作為實現多目標跟蹤的基本內容。以數據從底到高的傳輸，航跡的關聯主要包括局部及傳感器兩種方式。因為傳感器系統中的分布范圍較廣，數量也較多，所以節點的處理要通過大量的數據實現。但是節點通信及處理的能力有限，所以要求航跡處理能力較高。

航跡-航跡的關聯一般通過單次關聯的實現進行，這種方式一次只能夠評估一個局部狀態，為了進一步的提高航跡-航跡關聯的質量，就要更新航跡實現。那么就約束了更新航跡的時間，并且不能夠在多局部節點中使用。在實際應用過程中，航跡數據都是通過報文的方式從低到高傳輸的，一條報文中的局部估計只有一個。節點相鄰并且局部狀態同源的狀態表示為子航跡，以此對通過單次關聯方式進行更新及優化，得出基于航跡-航跡的關聯方式。

因為傳感器的類型不同，那么其虛警率及分辨率對航跡的影響也各有不同。在模糊航跡關聯中，航跡-航跡的關聯通過以下表示：

t及T分別為子航跡及航跡，μ表示為模糊關聯的因子，w表示為航跡-航跡關聯過程中的加權系數。

4 機動目標跟蹤方式

將多目標跟蹤的數量作為基礎，從而得出兩種機動跟蹤的方式，分別為多機動及單機動。在實際的跟蹤過程中，因為目標的運動狀態是不確定的，并且針對單機動目標，提出基于模糊邏輯的濾波器，示為：

基于模糊邏輯的濾波器能夠通過模糊系統的設計，同時對航向角及殘差的變化進行觀測，并且將其作為輸入，只適應對衰減因子進行調整，以此能夠在統計特性不確定的基礎上實現目標的跟蹤。

5 結束語

分布式多傳感組網過程中，多目標跟蹤方式和傳感網系統及數據具有密切的關系，并給傳感網數據的特點是根據傳感網類型及性能實現的，所以其也與傳感網融合算法性能息息相關。那么就要將傳感器網絡作為基礎，要全面對數據特性進行分析，從而針對性的設計多目標的跟蹤算法。

[1]范恩.基于模糊信息處理的傳感網系統中多目標跟蹤方法[D].西安電子科技大學,2015

[2]范恩,謝維信,劉宗香,等.傳感器組網中基于模糊信息處理的多目標跟蹤[J].指揮信息系統與技術,2014,5(6):15-21

[3]王強.基于視覺傳感網絡的目標跟蹤系統設計[J].現代電子技術,2016,39(8):88-91

丁翠(1984－)，女，碩士學位，講師，主要研究領域為信號與信息處理，無線通信網絡。