一種基于相位的動態(tài)規(guī)劃檢測前跟蹤方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及雷達目標檢測跟蹤技術，特別涉及復高斯背景下起伏微弱目標雷達檢 測跟蹤技術。
【背景技術】
[0002] 隨著隱身技術的日趨成熟，飛機、導彈等目標的雷達截面積減小了一到兩個數(shù)量 級，同時包括直升機，小型無人機、低速飛行器等低空飛行的慢速小目標的大量軍事運用， 使得在機載火控、機載預警、地面情報、艦載雷達等各領域都面臨到弱小目標探測難的問 題。因此，對微弱目標的檢測與跟蹤成為雷達急需解決的技術問題。
[0003] 動態(tài)規(guī)劃檢測前跟蹤方法是一種有效的微弱目標檢測跟蹤方法，其對多幀雷達 回波數(shù)據(jù)進行聯(lián)合處理，通過積累目標航跡值函數(shù)對所有可能的航跡搜索，從而估計目標 的真實狀態(tài)?，F(xiàn)有動態(tài)規(guī)劃檢測前跟蹤方法目標航跡值函數(shù)有兩種：（1)幅度；（2)包絡 對數(shù)似然比。這兩種目標航跡值函數(shù)均未利用相位信息，相位信息的未利用使得目標檢 測跟蹤性能下降，不利于微弱目標的檢測跟蹤。為提高對恒定幅度微弱目標的檢測跟蹤 性能，Davey等人提出了基于復似然比的檢測前跟蹤方法，參見文獻"S.~J.Davey，M.~ G.Rutten,andB.~Cheung，Usingphasetoimprovetrack-before-detect，〃IEEE Trans.Aerosp.Electron.Syst.，vol. 48,no. 1，pp. 832-849,Jan. 2012"，結果顯亦相位信息 可以有效的提_對恒定幅度目標的檢測跟蹤性能。
[0004] 然而真實目標的雷達截面積不可能用一個簡單的常數(shù)。通常即使對于簡單的目 標，雷達截面積也是視線角、頻率、計劃的復雜函數(shù)。Swelling3起伏目標模型為常用起伏 目標模型，其表征雷達截面積概率密度函數(shù)為4°x2分布的目標，為很多小散射體和一個 強散射體的近似解，其中強散射體的雷達截面積等于小散射體雷達截面積和的倍。
【發(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有動態(tài)規(guī)劃檢測前跟蹤方法在跟蹤Swerling3起伏目標 時存在的檢測跟蹤概率低的問題，改進設計了一種基于相位的動態(tài)規(guī)劃檢測前跟蹤方法， 利用相位信息提高對Swerling3起伏微弱目標的檢測跟蹤性能及系統(tǒng)穩(wěn)定性的目的。
[0006] 本發(fā)明提供了一種基于相位的動態(tài)規(guī)劃檢測前跟蹤方法，該方法包括：
[0007] 步驟1:初始化系統(tǒng)參數(shù)包括：數(shù)據(jù)平面大小NxXNy，處理幀數(shù)K，狀態(tài)轉移數(shù)q，利 用蒙特卡洛仿真實驗計算出的門限VT，目標點擴散函數(shù)h(xk)，噪聲平均功率〇n，目標平均 功率〇 t;
[0008] 步驟2:對每一幀每個分辨單元進行目標航跡值函數(shù)賦值：每一幀每個分辨單元 對應的目標航跡值函數(shù)為該分辨單元對應的復似然比；
[0009] 步驟3、通過動態(tài)規(guī)劃算法對前K幀中所有可能的目標航跡進行搜索，并記錄各目 標航跡在每幀對應的分辨單元的位置信息，將前K幀中屬于同一目標航跡的分辨單元對應 的目標航跡值函數(shù)進行疊加，得到該目標在第K幀的目標判定值；
[0010] 步驟4、將第K幀每個目標判定值與設定的門限\進行比較，若高于門限，則認定 該判定值對應分辨單元中有目標存在；若第K幀所有目標判定值都低于門限，則宣布目標 不存在；
[0011] 步驟5、如果步驟4認定目標存在，利用步驟3記錄的該目標前K幀位置信息，恢復 目標的航跡；
[0012] 步驟6 :虛假航跡刪除：將步驟5中恢復得到的所有目標航跡進行對比，如果有多 條航跡在某一幀具有相同位置，則將這些航跡中具有最大目標判定值的航跡作為真實目標 航跡，刪除其余航跡；
[0013]步驟7、輸出目標航跡。
[0014] 所述步驟2的具體步驟為：
[0015] 步驟2. 1、計算每一幀每個分辨單元對應的復似然比：對分辨單元（i，j)，假設 其中包含目標，則目標狀態(tài)為xk= [i，vx，j，vy]，其中目標的位置為（i，j)，目標的速度為 (vx,vy)，則該分辨單元對應的復似然比為
【主權項】
1. 一種基于相位的動態(tài)規(guī)劃檢測前跟蹤方法，該方法包括： 步驟1 :初始化系統(tǒng)參數(shù)包括：數(shù)據(jù)平面大小NxXNy,處理幀數(shù)K，狀態(tài)轉移數(shù)q，利用蒙 特卡洛仿真實驗計算出的門限\，目標點擴散函數(shù)h(xk)，噪聲平均功率〇n，目標平均功率 0t； 步驟2 :對每一幀每個分辨單元進行目標航跡值函數(shù)賦值：每一幀每個分辨單元對應 的目標航跡值函數(shù)為該分辨單元對應的復似然比； 步驟3、通過動態(tài)規(guī)劃算法對前K幀中所有可能的目標航跡進行搜索，并記錄各目標航 跡在每幀對應的分辨單元的位置信息，將前K幀中屬于同一目標航跡的分辨單元對應的目 標航跡值函數(shù)進行疊加，得到該目標在第K幀的目標判定值； 步驟4、將第K幀每個目標判定值與設定的門限\進行比較，若高于門限，則認定該判 定值對應分辨單元中有目標存在；若第K幀所有目標判定值都低于門限，則宣布目標不存 在； 步驟5、如果步驟4認定目標存在，利用步驟3記錄的該目標前K幀位置信息，恢復目標 的航跡； 步驟6 :虛假航跡刪除：將步驟5中恢復得到的所有目標航跡進行對比，如果有多條 航跡在某一幀具有相同位置，則將這些航跡中具有最大目標判定值的航跡作為真實目標航 跡，刪除其余航跡； 步驟7、輸出目標航跡。
2. 如權利要求1所述的一種基于相位的動態(tài)規(guī)劃檢測前跟蹤方法，其特征在于所述步 驟2的具體步驟為： 步驟2. 1、計算每一幀每個分辨單元對應的復似然比：對分辨單元（i，j)，假設其中包 含目標，則目標狀態(tài)為Xk= [i，vx，j，Vy]，其中目標的位置為（i，j)，目標的速度為（vx，vy)， 則該分辨單元對應的復似然比為
zk(i，j)表示分辨單元（i，j)對應的量測值；Zk=[zk(l，l),… ，21;(1，乂)，21;(2，1)，~，21;(1，乂)] 1表示第1^幀量測值的集合；（〇1表示轉置； /!(?) = …為丨（?),/尸)（?),…，A-) (xk) ;1彡m彡Nx, 1彡n彡Ny表示目標能量對分辨單元（m,n)的貢獻；Nx表示數(shù)據(jù)平面的 行數(shù)，Ny表示數(shù)據(jù)平面的列數(shù)，hH(xk)表示h(xk)的共軛轉置，Mmci表示參數(shù)為-1.5,0的 Whittaker函數(shù)。 步驟2. 2、將第k幀第（i，j)個分辨單元對應的目標航跡值函數(shù)賦值為步驟2. 1中計算 得到的該分辨單元對應的復似然比。
3. 如權利要求1所述的一種基于相位的動態(tài)規(guī)劃檢測前跟蹤方法，其特征在于所述步 驟3的具體步驟為： 步驟3. 1、對第1幀各距離分辨單元目標判定值賦值：第1幀各個距離分辨單元對應的 目標判定值為該距離分辨單元在步驟2. 3中計算得到的目標航跡值函數(shù)； 步驟3. 2、對第2幀各距離分辨單元目標判定值賦值：假定第2幀每個分辨單元中存在 一個目標，判定第2幀每個目標在第1幀中可能存在的區(qū)域，尋找出該區(qū)域中目標判定值最 大的分辨單元并記錄該單元的位置，第2幀相應分辨單元的目標判定值為第1幀中找出的 最大目標判定值與第2幀該分辨單元對應的目標航跡值函數(shù)的和； 步驟3. 3、采用與步驟3. 2相同的方法計算出第3幀至第K幀的目標判定值。
4. 如權利要求3所述的一種基于相位的動態(tài)規(guī)劃檢測前跟蹤方法，其特征在于所述步 驟3中K的取值為3~20。
5. 如權利要求1所述的一種基于相位的動態(tài)規(guī)劃檢測前跟蹤方法，其特征在于所述步 驟6的具體步驟為： 步驟6. 1、將沒有經過判定的所有目標航跡中，在第K幀具有最大目標判定值的目標航 跡判定為真實目標航跡； 步驟6. 2、將每一條沒有經過判定的目標航跡與真實目標航跡進行比較，如果該航跡與 真實目標航跡在某幀具有相同位置，則將該航跡判定為虛假航跡； 步驟6. 3、若仍有沒有經過判定的目標航跡，則重復步驟6. 1、步驟6. 2直到所有目標航 跡都經過判定。
【專利摘要】該發(fā)明提供了一種基于相位的動態(tài)規(guī)劃檢測前跟蹤方法，屬于雷達目標檢測跟蹤技術領域，特別涉及了復高斯噪聲背景下起伏目標檢測跟蹤技術領域。當接收到雷達回波數(shù)據(jù)后，利用相位信息計算復似然比，通過積累復似然比對所有可能的航跡進行搜索，估計目標狀態(tài)。該方法較之現(xiàn)有動態(tài)規(guī)劃檢測前跟蹤算法，通過利用相位信息，能夠更好的體現(xiàn)目標與噪聲的差異，提高對起伏目標的檢測跟蹤性能。
【IPC分類】G01S13-66, G06F19-00
【公開號】CN104714226
【申請?zhí)枴緾N201510133826
【發(fā)明人】孔令講, 姜海超, 李小龍, 盧術平, 易偉, 崔國龍, 楊曉波, 陳建
【申請人】電子科技大學
【公開日】2015年6月17日
【申請日】2015年3月25日