含徑向速度信息的圓周運(yùn)動(dòng)目標(biāo)航跡起始方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及雷達(dá)數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域中的航跡起始問題，適用于能提供速度信息的雷達(dá) 系統(tǒng)，如多頻連續(xù)波雷達(dá)系統(tǒng)、脈沖多普勒雷達(dá)系統(tǒng)等，可以用于水平圓周運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的航跡 起始，提高航跡起始效果。
【背景技術(shù)】
[0002] 航跡起始作為目標(biāo)航跡處理中的首要問題，其起始航跡的正確性是減輕多目標(biāo)跟 蹤固有的組合爆炸所帶來的計(jì)算負(fù)擔(dān)的有效措施。如果航跡起始不正確，則根本無法實(shí)現(xiàn) 對目標(biāo)的跟蹤，"失之毫厘，謬以千里"這句話可充分體現(xiàn)航跡起始的重要性。而且由于航 跡起始時(shí)目標(biāo)距離較遠(yuǎn)，傳感器探測分辨力低、測量精度差，再加上真假目標(biāo)的出現(xiàn)無真正 的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，所以航跡起始問題同時(shí)又是一個(gè)較難處理的問題。因此航跡起始的好與壞，將 直接影響后續(xù)航跡的處理。
[0003] 傳統(tǒng)的航跡起始方法，如文獻(xiàn) I :Leung H, Hu Z. Evaluation of multiple target tracking initiation techniques in real radar tracking environment. IEE Proc-Radar, Sonar Nuvig, 1996, 143(4) :246-254中介紹的啟發(fā)式規(guī)則方法、基于邏輯的 方法、Hough變換法（HT)和改進(jìn)HT法等只利用了距離、方位角等位置測量信息，航跡起始 效果有限。
[0004] 隨著現(xiàn)代數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)及器件的飛速發(fā)展，一些新體制的雷達(dá)系統(tǒng)，如脈沖 多普勒雷達(dá)系統(tǒng)，特別是基于FFT數(shù)字比相技術(shù)的多頻連續(xù)波雷達(dá)，不僅能夠提供距離、方 位角等位置測量信息，也可獲得高精度的速度信息，從而使得利用徑向速度信息來提高航 跡起始性能成為可能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于將實(shí)時(shí)獲得的高精度目標(biāo)徑向速度信息引入航跡起始中，通過 設(shè)計(jì)含徑向速度信息的波門，提高雜波環(huán)境下水平圓周運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的航跡起始效果。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述的發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種含徑向速度信息的圓周運(yùn)動(dòng)目標(biāo)航 跡起始方法，包括如下步驟： (1) 建立目標(biāo)運(yùn)動(dòng)模型。假設(shè)目標(biāo)在某一時(shí)刻作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，根據(jù)運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)，首先建 立目標(biāo)的連續(xù)運(yùn)動(dòng)方程，然后將其轉(zhuǎn)換成離散運(yùn)動(dòng)方程； (2) 建立含徑向速度信息的雷達(dá)觀測模型。對于二坐標(biāo)多頻連續(xù)波雷達(dá)，由于雷達(dá)的量 測是極坐標(biāo)表示的位置和徑向速度W，它們都受到相互獨(dú)立的附加高斯白噪聲的影 響，雷達(dá)的觀測模型為 其中，量測值為：
代表徑向 距離量測值,⑷）=aicianCvi幻/.τ(*?)代表方位角量測值
代表徑向速度量測值，量測噪聲
是零均值的高斯白噪聲，各 分量互相獨(dú)立，且方差分別為極坐標(biāo)系下的協(xié)方差陣為S = diag(0^ < 4); (3) 設(shè)計(jì)含徑向速度信息的航跡起始波門。根據(jù)多頻連續(xù)波雷達(dá)不僅可以獲得距離、角 度信息，也可獲得速度信息的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了徑向速度波門、徑向速度差值波門、扇形波門、徑 向速度-斜距-方位角聯(lián)合波門、徑向速度-方位角聯(lián)合波門、方位角波門等共計(jì)6種航跡 起始波門； (4) 構(gòu)建含徑向速度信息的航跡起始流程圖。假設(shè)采用3/4航跡起始準(zhǔn)則，引入徑向速 度信息的航跡起始流程按以下方式進(jìn)行： Step 1用第一掃描中得到的量測為航跡頭。
[0007] Step 2如果第二次量測徑向速度滿足徑向速度波門，第一次量測和第二次量測徑 向速度差值滿足徑向速度差值波門，則建立可能航跡。
[0008] Step 3對每個(gè)可能的航跡直線，采用波門徑向速度波門、徑向速度差值波門先對 第三次量測進(jìn)行篩選，滿足條件的可能航跡，則將航跡直線外推，并求取新息和新息協(xié)方 差，分別采用不同的波門設(shè)計(jì)方法建立波門，若第三次量測落入波門者給予互聯(lián)，若相關(guān)波 門沒有量測，則將航跡直線外推，建立臨時(shí)航跡。如果連續(xù)兩次均為預(yù)測值則取消該航跡。
[0009] Step 4繼續(xù)上述步驟,直到形成穩(wěn)定航跡,航跡起始方算完成,轉(zhuǎn)入跟蹤環(huán)節(jié)。
[0010] Step 5在歷次掃描中，均未落入相關(guān)波門參與數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)判別的那些量測均作為新 的航跡頭，轉(zhuǎn)Step 1。
[0011] 在本發(fā)明實(shí)施例中，所述步驟（1)具體為： (11) 水平圓周運(yùn)動(dòng)的連續(xù)運(yùn)動(dòng)模型為
其中，r為線速度，_為角速度為作圓周運(yùn)動(dòng)的開始時(shí)刻，f A 為目標(biāo)做圓周運(yùn) 動(dòng)的圓心； (12) 水平圓周運(yùn)動(dòng)的離散運(yùn)動(dòng)模型為
[0012] 在本發(fā)明實(shí)施例中，所述步驟（3 )具體為： (31) 徑向速度波門設(shè)計(jì)為
其中，少為目標(biāo)飛行方向與X的夾角，霉&為目標(biāo)最小飛行速度，^w為目標(biāo)最大飛行 速度； (32) 徑向速度差值波門設(shè)計(jì)為
其中，
為徑向距離的觀測值與預(yù)測值差值，叾為方位角的觀測值與預(yù)測 值差值。：_為量測的新息協(xié)方差，_為通過查表獲得滿足目標(biāo)量測點(diǎn)落入波門概率的參 數(shù)； (34) 徑向速度-斜距-方位角-聯(lián)合波門設(shè)計(jì)為
其中，:卩為徑向速度的觀測值與預(yù)測值差值,?!為量測為1丨:時(shí)的新息協(xié)方差， @為通過查表獲得滿足目標(biāo)量測點(diǎn)落入波門概率的參數(shù)； (35) 徑向速度-方位角-聯(lián)合波門設(shè)計(jì)為
為量測為謂:表i_時(shí)的新息協(xié)方差，為通過查表獲得滿足目標(biāo) 量測點(diǎn)落入波門概率的參數(shù)； (36) 方位角波門設(shè)計(jì)為
其中，知：+ 1 為先調(diào)時(shí)刻方位角的預(yù)測值，W + 1)為Ml時(shí)刻徑向距離的量測值， W為極坐標(biāo)量測值1的量測誤差的方差，為對應(yīng)的預(yù)測值的方差。
[0013] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于： (1)本發(fā)明將徑向速度信息引入到波門設(shè)計(jì)中，擴(kuò)展了波門類型，提高了利用波門設(shè)計(jì) 濾除雜波虛假點(diǎn)跡的可行性。
[0014] (2)本發(fā)明充分利用雷達(dá)獲取的徑向速度信息，提高航跡起始的效果。
[0015] (3)本發(fā)明不僅適用于水平圓周運(yùn)動(dòng)的航跡起始問題，也適用于其它目標(biāo)運(yùn)動(dòng)方 式，具有很好的擴(kuò)展性。
【附圖說明】