Phd濾波器中的雙步驟修剪的制作方法
【專利說明】PHD濾波器中的雙步驟修剪
[0001]相關(guān)串請的交叉引用
[0002]本申請涉及如下共同待審的美國專利申請，其由此通過引用并入本文:
[0003]與本申請同一日期提交的美國專利申請序列號14/448808(代理人案號H0043916)，標題為 “MERGING INTENSITIES IN A PHD FILTER BASED ON A SENSOR TRACKID”:
[0004]與本申請同一日期提交的美國專利申請序列號14/448813(代理人案號H0045529)，標題為“ADJUSTING WEIGHT OF INTENSITY IN A PHD FILTER BASED ON SENSORTRACK ID”；以及
[0005]與本申請同一日期提交的美國專利申請序列號14/448803(代理人案號H0043754)，標題為 “UPDATING INTENSITIES IN A PHD FILTER BASED ON A SENSOR TRACKID，，。
【背景技術(shù)】
[0006]查看并躲避或感測并躲避(SAA)的目標是給無人機系統(tǒng)(UAS)提供如下能力:利用或者不利用激活的、基于應答器的防撞系統(tǒng)執(zhí)行自隔離和對于所有空中交通的碰撞避免。SAA需要UAS檢測并跟蹤所有權(quán)飛機進行操作的附近區(qū)域中的入侵飛機以識別執(zhí)行自隔離和碰撞避免所需的指導機動飛行。檢測和跟蹤功能是UAS SAA能力的關(guān)鍵使能器，因為UAS針對未檢測的、未跟蹤的入侵飛機不能執(zhí)行自隔離或碰撞避免機動飛行。檢測功能是指使用監(jiān)視傳感器測量入侵飛機相對所有權(quán)UAS的位置。跟蹤功能是指把監(jiān)視傳感器測量值融合在一起以便估計入侵飛機相對所有權(quán)UAS的軌道統(tǒng)計值(在此也稱為軌跡)。監(jiān)視傳感器提供具有對應測量ID的測量值，測量ID可以在時間上是相關(guān)的或在時間上是隨機的。
[0007]跟蹤功能使用數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)算法把測量值分配給當前軌跡來估計入侵飛機的軌跡，濾波器把傳感器測量值與軌跡統(tǒng)計值的當前估計融合，并且軌道管理器監(jiān)督傳感器融合操作，啟動軌跡，保持軌跡并刪除軌跡。
[0008]—個跟蹤系統(tǒng)使用隨機有限集(RFS)針對UAS SAA跟蹤多個入侵飛機(IA)，其中RFS是多重假設檢驗(MHT)方法的實施方式。RFS將多IA跟蹤問題設計成集值狀態(tài)空間，其中集值狀態(tài)向量和集值測量向量的統(tǒng)計值使用它們的一階矩(在此也稱為強度)來近似并被應用在貝葉斯濾波器框架中以使用高斯混合來估計IA軌跡統(tǒng)計值。產(chǎn)生的濾波器稱為概率假設密度(PHD)濾波器。強度涉及集值狀態(tài)空間的要素的權(quán)重、狀態(tài)平均向量和狀態(tài)協(xié)方差矩陣，在集值狀態(tài)空間中該要素對應于軌跡的統(tǒng)計值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]在一個實施例中，提供一種利用概率假設密度濾波器來跟蹤多個物體的方法。該方法包括:提供多個強度，每個強度包括在第一時間(at a first time)的多個物體軌跡統(tǒng)計值的權(quán)重、狀態(tài)平均向量和狀態(tài)協(xié)方差矩陣。該方法還包括基于所述多個強度的相應權(quán)重第一次修剪所述多個強度以去除較低權(quán)重的強度并且生成第一組強度。合并第一組強度中被識別為與相同物體對應的強度以生成第二組強度。然后該方法包括第二次修剪第二組強度以生成最終組強度，其中，第二次修剪在最終組強度中包括多達閾值數(shù)量的、第二組強度中的具有最大權(quán)重的強度，以及從最終組強度中排除第二組強度中的任何剩余強度。
【附圖說明】
[0010]應當理解，附圖僅描述示例性實施例，并因此不被認為在范圍上是限制性的，將通過使用附圖以附加的明確性和細節(jié)描述示例性實施例，其中:
[0011]圖1是示例環(huán)境的方框圖，該環(huán)境中可以使用基于PHD濾波器的跟蹤系統(tǒng)。
[0012]圖2是在圖1環(huán)境中使用的示例跟蹤系統(tǒng)的方框圖。
[0013]圖3是用于利用圖2的跟蹤系統(tǒng)跟蹤多個物體的示例方法的流程圖。
[0014]依照慣例，各種描述的特征未按比例繪制，但被繪制為強調(diào)與示例性實施例相關(guān)的特定特征。
【具體實施方式】
[0015]在此所述的主題提供一種修剪產(chǎn)生于概率假設密度(PHD)濾波器中的強度的方法。該方法包括兩個修剪步驟，其間具有合并步驟。第一修剪步驟根據(jù)多個強度的權(quán)重修剪所述多個強度，而不考慮修剪后剩余強度的數(shù)量。第一修剪步驟之后，剩余強度經(jīng)過合并步驟以組合合適的強度。在合并步驟之后，如有必要，第二修剪步驟將強度總數(shù)量較少至低于閾值數(shù)量。
[0016]圖1是示例環(huán)境的方框圖，其中可以使用基于PHD濾波器的跟蹤系統(tǒng)102。在此處示出的示例中，跟蹤系統(tǒng)102安裝在飛機104中，然而，跟蹤系統(tǒng)102可安裝在任何交通工具中或可以是獨立的系統(tǒng)。跟蹤系統(tǒng)102配置成在環(huán)境中檢測和跟蹤其他物體。在此示例中，跟蹤系統(tǒng)102配置成檢測空中物體，如入侵飛機(IA)106、108。在示例中，跟蹤系統(tǒng)102是感測并躲避(SAA)系統(tǒng)的一部分，并且飛機104是無人機系統(tǒng)(UAS)
[0017]圖2是示例跟蹤系統(tǒng)102的方框圖。跟蹤系統(tǒng)102包括多個傳感器202-206，傳感器202-206配置成檢測傳感器202-206周圍環(huán)境中的物體。所述多個傳感器202-206可包括任何適當?shù)膫鞲衅?，例如雷達202、TCAS傳感器203、ADS-B傳感器204、光學照相機205以及LiDAR206。也可使用其他傳感器。此外，可使用包括多個相同類型傳感器的任何數(shù)量的傳感器。傳感器202-206與一個或多個處理設備208耦合。傳感器202-206配置成獲得測量值并發(fā)送測量值至所述一個或多個處理設備208。
[0018]一個或多個處理設備208配置成基于從傳感器202-206接收的測量值跟蹤多個物體(例如入侵飛機106、108)。為了跟蹤物體，一個或多個處理設備208配置成執(zhí)行指令210，該指令存儲在與一個或多個處理設備208耦合的一個或多個數(shù)據(jù)存儲設備212上。指令210，當由一個或多個處理設備208執(zhí)行時，使一個或多個處理設備208基于來自傳感器202-206的測量值實施跟蹤物體的行動。一個或多個處理設備208可包括中央處理單元(CPU)、微控制器、微處理器(例如，數(shù)字信號處理器)、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、專用集成電路(ASIC)或其他處理設備。在某些示例中，一個或多個數(shù)據(jù)存儲設備212包括用于存儲機器可讀數(shù)據(jù)和指令的非易失性電子硬件設備。在示例中，一個或多個數(shù)據(jù)存儲設備212在用于存儲計算機可讀指令或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的任何合適的計算機可讀介質(zhì)上存儲信息。計算機可讀介質(zhì)可被實施為可由一個或多個處理設備208訪問的任何可用介質(zhì)。合適的計算機可讀介質(zhì)可包括如磁或光學介質(zhì)的存儲介質(zhì)。例如，存儲介質(zhì)可以包括傳統(tǒng)硬盤、緊湊盤-只讀存儲器(CD-ROM)、固態(tài)驅(qū)動器(SSD)、其他閃速存儲器、只讀存儲器(ROM)，以及電可擦除可編程ROM(EEPROM)。一個或多個處理設備208也可與存儲器214耦合，存儲器214配置成在由一個或多個處理設備208進行執(zhí)行期間存儲數(shù)據(jù)和指令。存儲器214可包括易失性或非易失性介質(zhì)，例如隨機存取存儲器(RAM)(包括但不限于同步動態(tài)隨機存取存儲器(SDRAM)、雙數(shù)據(jù)速率(DDR) RAM、RAMBUS 動態(tài) RAM (RDRAM)、以及靜態(tài) RAM (SRAM)，等等)。在示例中，一個或多個處理設備208配置成輸出關(guān)于物體軌跡的信息至輸出設備，如顯示設備。在一些示例中，一個或多個處理設備208提供軌跡信息給更大的SAA系統(tǒng)用于控制無人機系統(tǒng)的移動。
[0019]圖3是示例方法300的流程圖，該方法利用跟蹤系統(tǒng)102跟蹤多個物體。跟蹤系統(tǒng)102基于從傳感器202-206新獲得的測