基于傳感器軌跡id更新phd過濾器中的強(qiáng)度的制作方法
【專利說明】基于傳感器軌跡ID更新PHD過濾器中的強(qiáng)度
相關(guān)申請的交叉引用
[0001]本申請涉及以下共同未決美國專利申請，其在此通過引用并入本文:
[0002]同一日期同此提交的，題為“MERGING INTENSITIES IN A PHD FILTER BASED ON ASENSOR TRACK ID”的美國專利申請序列號14/448，808 (代理人案卷號H0043916)；
[0003]同一日期同此提交的，題為 “ADJUSTING WEIGHT OF INTENSITY IN A PHDFILTER BASED ON SENSOR TRACK ID”的美國專利申請序列號14/448，813 (代理人案卷號H0045529);以及
[0004]同一日期同此提交的，題為“TWO STEP PRUNING IN A PHD FILTER”的美國專利申請序列號14/448，819 (代理人案卷號H0045530)。
【背景技術(shù)】
[0005]看到和規(guī)避或感知和規(guī)避(SAA)的目的是為無人飛行器系統(tǒng)(UAS)提供使用或不使用有源的(active)基于防撞系統(tǒng)的應(yīng)答器來執(zhí)行自我分離和針對所有空中交通的防撞的能力。SAA要求UAS在本機(jī)(ownship)飛行器的操作附近檢測和追蹤入侵者飛行器以識別執(zhí)行自我分離和防撞所要求的指導(dǎo)演習(xí)(guidance maneuver)。對于UAS SAA能力，檢測和追蹤功能是關(guān)鍵使能者(enabler)，因為對于未檢測的，未追蹤的入侵者飛彳丁器而目，UAS不能執(zhí)行自我分離或防撞演習(xí)。檢測功能指的是使用監(jiān)視傳感器來測量入侵者飛行器相對于本機(jī)UAS的位置。追蹤功能指的是將監(jiān)視傳感器測量結(jié)果融合在一起以估計相對于本機(jī)UAS的入侵者飛行器的軌線統(tǒng)計(本文也稱為軌跡)。監(jiān)視傳感器為測量結(jié)果提供了對應(yīng)的測量ID，其可以是跨時間相關(guān)的或者跨時間隨機(jī)的。
[0006]追蹤功能通過如下來估計入侵者飛行器的軌跡:使用數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)算法來分配對當(dāng)前軌跡的測量結(jié)果，使用過濾器來用軌跡統(tǒng)計的當(dāng)前估計融合傳感器測量結(jié)果，以及使用監(jiān)視傳感器聚合運(yùn)算(fus1n operat1n)、發(fā)起軌跡、保持軌跡并刪除軌跡的軌線管理器。
[0007]一個追蹤系統(tǒng)使用了隨機(jī)有限集(RFS)來追蹤用于UAS SAA的多個入侵者飛行器(IA)，其中RFS為多重假設(shè)測試(MHT)方法的實現(xiàn)。RFS將多重IA追蹤問題投射到集值狀態(tài)空間中，在那里集值狀態(tài)矢量和集值測量矢量的統(tǒng)計被使用它們的一階矩(在此也被稱為強(qiáng)度)來近似，并被應(yīng)用在貝葉斯過濾器框架中以使用高斯混合來估計IA軌跡統(tǒng)計。所得到的過濾器被稱為概率假設(shè)密度(PHD)過濾器。強(qiáng)度指的是權(quán)重(weight)、狀態(tài)平均矢量、以及集值狀態(tài)空間的元素的狀態(tài)協(xié)方差矩陣，其中這個元素對應(yīng)于軌跡的統(tǒng)計。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]在一個實施例中，提供了一種用概率假設(shè)密度過濾器追蹤多個對象的方法。該方法包括用至少一個傳感器獲得對應(yīng)于第一對象的多個測量結(jié)果，該至少一個傳感器為多個測量結(jié)果提供一個或多個第一軌跡ID?；诙鄠€測量結(jié)果為第一對象生成Tk第一軌跡強(qiáng)度，1；第一軌跡強(qiáng)度包括權(quán)重，狀態(tài)平均矢量，和第一對象在時間T ,的軌跡的統(tǒng)計的狀態(tài)協(xié)方差矩陣。然后基于！；第一軌跡強(qiáng)度為第一對象生成Tk+1第一預(yù)測強(qiáng)度，Tk+1第一預(yù)測強(qiáng)度對應(yīng)于時間Tk+1。從至少一個傳感器的第一傳感器獲得Tk+1測量結(jié)果，第一傳感器為T k+1測量結(jié)果提供第二軌跡ID，其中Tk+1測量結(jié)果對應(yīng)于時間Tk+1。第二軌跡ID與一個或多個第一軌跡ID相比較，并且基于第二軌跡ID是否匹配一個或多個第一軌跡ID中的任何軌跡ID來用Tk+1測量結(jié)果選擇性地更新T k+1第一預(yù)測強(qiáng)度，以在時間T k+1生成用于第一對象的Tk+1第一測量結(jié)果-到-軌跡強(qiáng)度。
【附圖說明】
[0009]應(yīng)理解的是，附圖僅描繪了示例性實施例，并且因此不被認(rèn)為限制范圍，通過附圖的使用，該示例性實施例將使用附加特征和細(xì)節(jié)被描述，其中:
[0010]圖1是其中可以使用基于PHD過濾器的追蹤系統(tǒng)的示例環(huán)境的框圖。
[0011]圖2是圖1的環(huán)境中使用的示例追蹤系統(tǒng)的框圖。
[0012]圖3是用于用圖2的追蹤系統(tǒng)追蹤多個的對象的示例方法的流程圖。
[0013]根據(jù)慣例，不同描述的特征并未按比例繪制，但被繪制成強(qiáng)調(diào)與示例性實施例相關(guān)的特定特征。
【具體實施方式】
[0014]本文描述的主題提供了一種通過使用軌跡標(biāo)識符(ID)更新在概率假設(shè)密度(PHD)過濾器中正被追蹤的強(qiáng)度的方法，所述軌跡標(biāo)識符(ID)由獲得對應(yīng)于強(qiáng)度的對象測量結(jié)果的一個或多個傳感器來提供。軌跡ID是由傳感器提供的標(biāo)識符，其中標(biāo)識符是跨時間與一系列測量結(jié)果相關(guān)聯(lián)的。軌跡ID的一種類型是國際民航組織(ICA0)飛行器地址，其連同相應(yīng)的測量信息被飛行器發(fā)射并連同相應(yīng)的測量信息被傳感器接收。能夠接收此類ICA0飛行器地址的傳感器的示例包括自動相關(guān)監(jiān)視-廣播(ADS-B)傳感器和空中防撞系統(tǒng)(TCAS)模式S傳感器。軌跡ID的另一種類型是來自于隨著時間的推移與測量結(jié)果相關(guān)的傳感器的標(biāo)識符。特別地，此類傳感器通過隨著時間的推移使測量結(jié)果相關(guān)并且向那些軌跡分配ID來識別對象的軌跡。連同測量結(jié)果一起由傳感器提供這些ID。因為由隨著時間的推移使其自己的測量結(jié)果相關(guān)的傳感器生成這些ID，所以這些ID是傳感器特定的。也就是說，即使第一傳感器和第二傳感器可以獲得相同對象的測量結(jié)果，第一傳感器和第二傳感器也使其自己的測量結(jié)果相關(guān)，而不是其它傳感器的測量結(jié)果相關(guān)；因此，由每個傳感器提供的軌跡ID是不同的，并且對應(yīng)于來自那個傳感器而不是其它傳感器的測量結(jié)果。提供此類用于相關(guān)測量結(jié)果的軌跡ID的傳感器的示例包括TCAS模式C傳感器，特定LiDAR、和特定雷達(dá)。本文描述的主題利用這些軌跡ID以改善準(zhǔn)確度和效率，可以使用其在PHD過濾器中追蹤多個對象。
[0015]圖1是其中可以使用基于PHD過濾器的追蹤系統(tǒng)102的示例環(huán)境的框圖。在本文所示的示例中，追蹤系統(tǒng)102被安裝在飛行器104內(nèi)，然而，追蹤系統(tǒng)102可以被安裝在任何交通工具內(nèi)，或者可以是獨(dú)立的系統(tǒng)。追蹤系統(tǒng)102被配置成檢測和追蹤環(huán)境中的其它對象。在這個示例中，追蹤系統(tǒng)102被配置成檢測空中的對象，例如入侵者飛行器(IA) 106，108。在示例中，追蹤系統(tǒng)102是感知和規(guī)避(SAA)系統(tǒng)的一部分并且飛行器104是無人飛行器系統(tǒng)(UAS)。
[0016]圖2是示例追蹤系統(tǒng)102的框圖。追蹤系統(tǒng)102包括多個傳感器202-206，其被配置為在傳感器202-206周圍的環(huán)境中檢測對象。所述多個傳感器202-206可包括任何適當(dāng)?shù)膫鞲衅?，例如雷達(dá)202，TCAS傳感器203，ADS-B傳感器204，光學(xué)照相機(jī)205，和LiDAR206。其它傳感器也可以被使用。另外，可以使用包括多個相同類型的傳感器的任何數(shù)目的傳感器。傳感器202-206被耦合到一個或多個處理設(shè)備208。傳感器202-206被配置成獲得測量結(jié)果并發(fā)送測量結(jié)果到一個或多個處理設(shè)備208。如上面提到的，傳感器202-206中的一些或全部可以被配置成將軌跡ID連同測量結(jié)果發(fā)送到一個或多個處理設(shè)備208。
[0017]基于從傳感器202-206接收的測量結(jié)果，一個或多個處理設(shè)備208被配置成追蹤多個對象(例如入侵者飛行器106，108)。為了追蹤對象，一個或多個處理設(shè)備208被配置成執(zhí)行存儲在一個或多個數(shù)據(jù)存儲設(shè)備212上的指令210，數(shù)據(jù)存儲設(shè)備212被耦合到一個或多個處理設(shè)備208。當(dāng)由一個或多個處理設(shè)備208執(zhí)行時，指令210引起一個或多個處理設(shè)備208實施動作以基于來自于傳感器202-206的測量結(jié)果來追蹤對象。一個或多個處理設(shè)備208可以包括中央處理單元(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)，或其它處理設(shè)備。在某些示例中，一個或多個數(shù)據(jù)存儲設(shè)備212包括非易失性電子硬件設(shè)備，以用于存儲機(jī)器可讀數(shù)據(jù)和指令。在示例中，一個或多個數(shù)據(jù)存儲設(shè)備212在用于存儲計算機(jī)可讀指令或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的任何適當(dāng)?shù)挠嬎銠C(jī)可讀介質(zhì)上存儲信息。計算機(jī)可讀介質(zhì)可以被實施為可以由一個或多個處理設(shè)備208訪問的任何可用介質(zhì)。適當(dāng)?shù)挠嬎銠C(jī)可讀介質(zhì)可包括存儲介質(zhì)，例如磁或光學(xué)介質(zhì)。例如，存儲介質(zhì)可以包括常規(guī)的硬盤，光盤-只讀存儲器(CD-ROM)，固態(tài)驅(qū)動器(SSD)，其它的閃存，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(shè)備208還被耦合到存儲器214，存儲器214被配置成在由一個或多個處理設(shè)備208執(zhí)行期間存儲數(shù)據(jù)和指令。存儲器214可以包括易失性或非易失性介質(zhì)，例如隨機(jī)存取存儲器(RAM)(包括，但不限于，同步動態(tài)隨機(jī)存取存儲器(SDRAM)，雙倍數(shù)據(jù)速率(DDR) RAM, RAMBUS動態(tài)RAM (RDRAM)和靜態(tài)RAM(SRAM)等)。在示例中，一個或多個處理設(shè)備208被配置成將關(guān)于對象的軌跡的信息輸出到輸出設(shè)備，例如顯示設(shè)備。在一些示例中，一個或多個處理設(shè)備208提供軌跡信息到較大的SAA系統(tǒng)，以用于控制無人飛行器系統(tǒng)的移動。
[0018]圖3是用于用追蹤系統(tǒng)102追蹤多個對象的示例方法300的流程圖。追蹤系統(tǒng)102實施一個循環(huán)(loop)，該循環(huán)計算多個強(qiáng)度并基于從傳感器202-206新獲得的測量結(jié)果在每個循環(huán)期間更新強(qiáng)