[發明專利]TWS雷達多目標跟蹤方法及系統

有效

• 申請號: 201810120330.2
• 申請日: 2018-02-07
• 公開（公告）號: CN108490429B
• 公開（公告）日: 2019-05-07
• 發明（設計）人: 周共健;王倩倩;吳立剛
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01S13/72
• 分類號: G01S13/72
• 代理公司: 北京格允知識產權代理有限公司 11609
• 代理人: 周嬌嬌;李亞東

本發明涉及一種TWS雷達多目標跟蹤方法及系統，其中方法包括：初步間隔計算步驟、計算目標的統計距離，并判斷統計距離是否落入波門范圍內，是則計算觀測時間與上一時刻狀態估計的時間的差值作為重訪時間間隔；否則擴大波門直至觀測落入波門為止；狀態更新步驟、根據初步間隔計算步驟中獲得的重訪時間間隔重新計算目標的統計距離，并判斷新的統計距離是否落入波門范圍內，是則利用落入波門內的觀測進行狀態更新。本發明利用落入波門內的觀測進一步估計重訪間隔，建立了一個新的邊掃描邊跟蹤雷達中求解重訪間隔的模型，解決了TWS雷達中重訪時間間隔不確定的問題，提高了TWS雷達的跟蹤性能，實現了精確跟蹤。

技術領域

本發明涉及雷達目標跟蹤技術領域，尤其涉及一種TWS雷達多目標跟蹤方法及系統。

背景技術

邊跟蹤邊掃描(TWS)雷達因其獨特的工作方式被廣泛應用于很多場合，如機械掃描雷達和跟蹤數據率與搜索數據率相同的相控陣掃描雷達。實際的TWS雷達每次獲得觀測的時間并非天線掃描周期的整數倍，根據目標的運動特性，當目標的運動方向與天線的掃描方向相同時，目標的重訪間隔會大于天線掃描周期；當目標的運動方向與天線的掃描方向相反時，目標的重訪間隔會小于天線掃描周期。在跟蹤遠距離的目標時，目標的重訪時間間隔與天線掃描周期近似相等，跟蹤誤差可以忽略；而在跟蹤近距離，尤其是高速運動的目標時，目標的重訪時間間隔與天線掃描周期之間相差很大，除了影響跟蹤精度外，嚴重時會導致點跡和航跡的錯誤關聯，甚至跟丟目標。因為重訪間隔的不準確，波門預選時會導致真實觀測沒有落入波門內，在復雜環境下更是會引入虛假觀測，從而導致“點航”的錯誤關聯。

現有技術中提出了一種方法，通過對點跡和雷達掃描之間相對速度的計算，根據目標的運動特性(相對于雷達掃描方向是同向還是反向)，動態地實時計算出航跡應該預測的時間，來估計航跡下次應該出現的位置。但是該方法的缺點是將目標的角度與角速度和時間之間的關系看成單純的線性關系，與實際情況不符。現有技術中還提出了另一種方法，由機械掃描雷達在處理跟蹤問題時，將整個掃描區域劃分成扇區，用每個扇區的結束時間作為該扇區內所有觀測的重訪間隔。該方法在一定程度上減少了真實的重訪間隔與所用重訪間隔的差別，提高了跟蹤精度，但是這樣的處理方式對扇區內所有的觀測“一概而論”，以偏概全，仍有不足之處。因此，仍然需要一個新的方法，有效地建立TWS雷達的重訪時間間隔模型，并運用于后續的跟蹤中，以實現精確跟蹤。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于，針對現有的TWS雷達在進行邊掃描邊跟蹤時存在的重訪間隔不確定的問題，提出了一種新的TWS雷達多目標跟蹤方法及系統，利用落入波門內的觀測進一步估計重訪間隔，提高了TWS雷達的跟蹤性能。

為了解決上述技術問題，本發明第一方面，提供了一種TWS雷達多目標跟蹤方法，包括以下步驟：

初步間隔計算步驟、計算目標的統計距離，并判斷統計距離是否落入波門范圍內，是則計算觀測時間與上一時刻狀態估計的時間的差值作為重訪時間間隔；否則擴大波門直至觀測落入波門為止；

狀態更新步驟、根據初步間隔計算步驟中獲得的重訪時間間隔重新計算目標的統計距離，并判斷新的統計距離是否落入波門范圍內，是則利用落入波門內的觀測進行狀態更新。

在根據本發明所述的TWS雷達多目標跟蹤方法中，優選地，所述初步間隔計算步驟包括以下步驟：

(1)計算狀態的一步預測和一步預測協方差P(k+1|k)；

(2)根據步驟(1)獲得的狀態的一步預測和一步預測協方差計算觀測的一步預測和新息協方差S(k+1)；

(3)根據步驟(2)獲得的觀測的一步預測和新息協方差S(k+1)計算統計距離d；判斷統計距離d是否不大于預設的門限γ，是則計算重訪時間間隔其中t_i(k+1)為觀測時間，為k時刻狀態估計的時間；否則擴大波門直至觀測落入波門內。