專利名稱：基于粒子濾波和航跡管理的微弱目標(biāo)檢測(cè)前跟蹤方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種雷達(dá)數(shù)據(jù)處理方法，特別是涉及一種雷達(dá)對(duì)微弱目標(biāo)的檢測(cè)與跟蹤方法。
背景技術(shù)：
隨著目標(biāo)隱身技術(shù)的日益成熟和目標(biāo)飛行高度的降低，各種隱身飛機(jī)、掠海導(dǎo)彈以及巡航導(dǎo)彈等微弱目標(biāo)大量出現(xiàn)，嚴(yán)重的影響著雷達(dá)目標(biāo)檢測(cè)跟蹤性能的發(fā)揮，同時(shí)給雷達(dá)的生存帶來(lái)嚴(yán)峻的威脅。因此，實(shí)現(xiàn)雷達(dá)對(duì)微弱目標(biāo)的有效檢測(cè)與跟蹤，對(duì)提高其作戰(zhàn)效能和生存能力具有重要意義。目前，針對(duì)微弱目標(biāo)的檢測(cè)與跟蹤問(wèn)題，已有很多的專家和學(xué)者進(jìn)行了大量的研究，其中，基于粒子濾波的微弱目標(biāo)檢測(cè)前跟蹤方法由于具有處理方法簡(jiǎn)單、易于硬件實(shí)現(xiàn)、可適應(yīng)于非線性非高斯系統(tǒng)等優(yōu)點(diǎn)，在微弱目標(biāo)檢測(cè)與跟蹤領(lǐng)域受到廣泛重視。該方法主要通過(guò)以下步驟實(shí)現(xiàn)(I)將雷達(dá)接收機(jī)輸出的目標(biāo)回波信號(hào)進(jìn)行A/D變換，送雷達(dá)數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)執(zhí)行以下步驟；(2)利用目標(biāo)狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程對(duì)粒子集進(jìn)行預(yù)測(cè)；(3)利用新量測(cè)對(duì)各粒子權(quán)重進(jìn)行更新；(4)對(duì)權(quán)重更新后的粒子集進(jìn)行重采樣，并得到目標(biāo)狀態(tài)估計(jì)?；诹Ｗ訛V波的微弱目標(biāo)檢測(cè)前跟蹤方法具有以下兩個(gè)缺陷⑴不能提供目標(biāo)的航跡信息；(2)在目標(biāo)信噪比較低的情況時(shí)容易出現(xiàn)漏檢。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種基于粒子濾波和航跡管理的微弱目標(biāo)檢測(cè)前跟蹤方法，解決基于粒子濾波的微弱目標(biāo)檢測(cè)前跟蹤方法無(wú)法提供目標(biāo)航跡信息和容易出現(xiàn)漏檢的問(wèn)題。本發(fā)明提出的基于粒子濾波和航跡管理的微弱目標(biāo)檢測(cè)前跟蹤方法的技術(shù)方案包括以下步驟步驟I :變量初始化K是總仿真時(shí)間；T是雷達(dá)掃描周期；N是濾波器采用的粒子數(shù)；SNR是目標(biāo)信噪比；Imin和Iniax是目標(biāo)可能的最小和最大強(qiáng)度；Vmin和Vniax是目標(biāo)可能的最小和最大速度；Y是目標(biāo)存在判決門(mén)限；n。是目標(biāo)初始存在概率；LXH表示雷達(dá)監(jiān)測(cè)區(qū)域的大?。?br> n k是目標(biāo)存在狀態(tài)概率轉(zhuǎn)移矩陣；Fk是目標(biāo)狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣；
Qk是過(guò)程噪聲協(xié)方差；步驟2 :令k = 0，進(jìn)行粒子初始化，得到初始粒子集丨乂，(1/#)1 二，其中，
y[ =[K>El]T ’x丨k =
1，包含目標(biāo)的位置(4，_^)、速度(4,>1)和強(qiáng)度/:信息，
6是目標(biāo)存在狀態(tài)變量，i = 1，2, N(I)令 i = I ;(2)目標(biāo)位置初始化X1k =Zxrand(I)(I)y[=Hx rand (I)(2)rand (I)表示按照均勻分布產(chǎn)生一個(gè)
區(qū)間上的隨機(jī)數(shù)；(3)目標(biāo)速度初始化X1lc = Vmin + (vmax — vmm) X rand (I)(3)y'k =Vmin+(vmax-vmin) X rand (I)(4)(4)目標(biāo)強(qiáng)度初始化I'k = Imm + (Zmax - Imm ) X rand (I)(5)(5)根據(jù)目標(biāo)初始存在概率n 0初始化目標(biāo)存在狀態(tài)變量巧；(6)粒子權(quán)重初始化W1k =^-(6)
N(7)令 i = i+1，若 i 彡 N，轉(zhuǎn)(2);步驟3 :令k = k+1，獲得k時(shí)刻的雷達(dá)量測(cè)將雷達(dá)接收到的信號(hào)進(jìn)行A/D變換，得到k時(shí)刻的雷達(dá)量測(cè)^ = {4P,q) IP = 1,2,…,9 = 1,2,…，《丨，送雷達(dá)數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)；步驟4 :對(duì)初始粒子集進(jìn)行預(yù)測(cè)，得到預(yù)測(cè)粒子集匕，其中，
3 -I = Ajfc一1](I)令 i = I ;(2)根據(jù)前一時(shí)刻的目標(biāo)存在狀態(tài)變量盡^和目標(biāo)存在狀態(tài)概率轉(zhuǎn)移矩陣TI k預(yù)測(cè)當(dāng)前時(shí)刻目標(biāo)存在狀態(tài)變量;(3)若E^1 = 0且瑪|*_1 = I，利用方程⑴-方程(5)生成粒子狀態(tài)A1W ;(4)若￡“ = IRK,,-: = I，利用狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程對(duì)粒子i的狀態(tài)進(jìn)行一步預(yù)測(cè)X^1 ^ FiX^1+Vi(7)其中，Vk為過(guò)程噪聲，其噪聲協(xié)方差為Qk ;(5)令 i = i+1，若 i 彡 N，轉(zhuǎn)(2);步驟5 :利用當(dāng)前時(shí)刻的量測(cè)對(duì)粒子權(quán)重進(jìn)行更新
(I)令 i = I ;(2)確定似然區(qū)域的范圍
權(quán)利要求
1.基于粒子濾波和航跡管理的微弱目標(biāo)檢測(cè)前跟蹤方法，其特征包括以下步驟步驟I:變量初始化 K是總仿真時(shí)間； T是雷達(dá)掃描周期； N是濾波器采用的粒子數(shù)； SNR是目標(biāo)信噪比； Imin和Imm是目標(biāo)可能的最小和最大強(qiáng)度； Vmin和Vnlax是目標(biāo)可能的最小和最大速度； Y是目標(biāo)存在判決門(mén)限； n C1是目標(biāo)初始存在概率； LXH表示雷達(dá)監(jiān)測(cè)區(qū)域的大??； n k是目標(biāo)存在狀態(tài)概率轉(zhuǎn)移矩陣； Fk是目標(biāo)狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣； Qk是過(guò)程噪聲協(xié)方差； 步驟2 :令k = O，進(jìn)行粒子初始化，得到初始粒子集|夂,(1/#)1 二，其中，夂=[<,￡；]T，X1k =[4^1,ylk,y'k, I1kJ，包含目標(biāo)的位置(xU)、速度(i丨,只)和強(qiáng)度々信息,巧是目標(biāo)存在狀態(tài)變量，i = 1，2,…，N(1)令i = I ; (2)目標(biāo)位置初始化 X1k = Zxrand(I)(I) y[ = if X rand (I)(2) rand (I)表示按照均勻分布產(chǎn)生一個(gè)[O，I]區(qū)間上的隨機(jī)數(shù)； (3)目標(biāo)速度初始化 ^ = vm,n + (Vmax - Vmin) X rand ⑴(3) y'k = ^min + (vmax - vmin) x rand (I)(4) (4)目標(biāo)強(qiáng)度初始化 1I = ^min + (4ax - 4in ) X(I)⑶ (5)根據(jù)目標(biāo)初始存在概率Htl初始化目標(biāo)存在狀態(tài)變量盡； (6)粒子權(quán)重初始化W=士(6) (7)令i= i+1，若i彡N，轉(zhuǎn)⑵； 步驟3 :令k = k+1，獲得k時(shí)刻的雷達(dá)量測(cè) 將雷達(dá)接收到的信號(hào)進(jìn)行A/D變換，得到k時(shí)刻的雷達(dá)量測(cè)Zk = {z[P'q)\p = \,2,.,m-,q = \,2,-,n)，送雷達(dá)數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)； 步驟4:對(duì)初始粒子集進(jìn)行預(yù)測(cè)，得到預(yù)測(cè)粒子集，其中，
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于粒子濾波和航跡管理的微弱目標(biāo)檢測(cè)前跟蹤方法，屬于雷達(dá)數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域?；诹Ｗ訛V波的微弱目標(biāo)檢測(cè)前跟蹤方法不能提供目標(biāo)航跡信息，且在目標(biāo)信噪比較低時(shí)，容易出現(xiàn)漏檢的現(xiàn)象。本發(fā)明提出的基于粒子濾波和航跡管理的微弱目標(biāo)檢測(cè)前跟蹤方法立足于解決此類問(wèn)題。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，計(jì)算快速，易于硬件實(shí)現(xiàn)等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)克服了基于粒子濾波的微弱目標(biāo)檢測(cè)前跟蹤方法的局限性，通過(guò)有效解決漏檢問(wèn)題，進(jìn)而保證目標(biāo)航跡的連續(xù)性，因此具有較強(qiáng)的工程應(yīng)用價(jià)值和推廣前景。
文檔編號(hào)G01S13/66GK102621543SQ20121010628
公開(kāi)日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2012年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月2日
發(fā)明者于洪波, 關(guān)成斌, 曹倩, 王國(guó)宏, 譚順成, 賈舒宜 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍海軍航空工程學(xué)院