[發明專利]一種空中雷達多目標跟蹤下航跡關聯的優化方法

有效

• 申請號: 202110291309.0
• 申請日: 2021-03-18
• 公開（公告）號: CN113064155B
• 公開（公告）日: 2023-09-15
• 發明（設計）人: 呂艷輝;張德育;周敏
• 申請（專利權）人: 沈陽理工大學
• 主分類號: G01S13/72
• 分類號: G01S13/72;G01S7/41
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 李珉

1.一種空中雷達多目標跟蹤下航跡關聯的優化方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：設計基于距離-速度的雙重門限橢圓關聯波門篩選回波，利用雙重門限橢圓關聯門對雷達量測的回波進行過濾；

所述距離-速度的雙重門限橢圓關聯波門包括距離跟蹤門以及速度跟蹤門；

所述距離跟蹤門中，若波門內的回波不滿足關于目標位置小于等于閾值γ的設定，則回波為無效波，摒棄無效回波；若回波滿足目標位置屬性的限制，則允許該回波落入基于距離的橢圓關聯波門中，落入波門內的回波稱為第一重有效回波，繼續對落入基于距離的橢圓關聯波門內的回波進行下一步檢測，判斷回波位置是否滿足小于等于閾值γ，如下式所示：

其中，Z_c(k+1)表示目標的實際運動位置，表示目標的估計位置，S^-1(k+1)表示卡爾曼濾波的新息協方差，γ表示閾值，閾值是由預先設置的接收正確回波的先驗概率確定的；

所述速度跟蹤門利用多普勒效應，通過向目標發射正弦波，計算發射頻率和接收頻率的頻率差來實現測速；

針對第一重有效回波進行第二重基于目標與回波速度的檢測，判斷量測回波速度滿足設定條件，便以最終落入基于速度的橢圓關聯門內的量測為有效量測，然后對該波門內的有效量測進行步驟2的處理，所述設定條件如下式所示：

其中，為k+1時刻波門內回波的速度，V_c(k)為目標在k時刻的速度，γ表示閾值，閾值是由預先設置的接收正確回波的先驗概率確定的；

步驟2：判斷多個目標的關聯波門是否交叉，即判斷多個目標的距離-速度的橢圓關聯波門相交且含有公共回波；

步驟3：若波門交叉則計算各波門對波門交叉域內點跡的支持度，采用基于置信度的概率數據關聯算法進行航跡關聯；

步驟3中所述支持度的計算如下所示：

其中，cre(N₁-m_n)，cre(N₂-m_n)分別為目標N₁和目標N₂對交叉域的置信度，x_i,y_i,z_i分別代表波門內有效回波在三個方向坐標上的位置，x_q,y_q,z_q代表k時刻各目標關聯波門的中心在三個方向坐標上的位置，m_n,m₁,m₂分別為有效回波的集合，集合中包含的元素具體如下所示：

m_n＝{k時刻目標N₁和目標N₂交叉波門內的量測}

m₁＝{k時刻落入目標N₁關聯波門內的量測}

m₂＝{k時刻落入目標N₂關聯波門內的量測}

使用置信度修正回波與目標的關聯概率：

對于交叉波門內任一量測i與目標關聯概率β_i(k)的計算如下所示：

β_i(k)＝cre(N₁→n)Pr(θ_i(k)|m_n)i＝1,2,...,m_n

而對于波門內除交叉波門外的量測i與目標關聯概率的計算如下所示：

其中，Pr表示條件概率計算式，其中

利用修正后的關聯概率系數對目標狀態X(k|k)進行更新，如下所示：

其中，X_i(k|k)為目標狀態更新估計；

步驟4：若波門不交叉則采用概率數據關聯算法進行航跡關聯；分別計算出波門內各回波來自真實目標的概率，然后將計算的各回波來自真實目標的概率作為加權系數，整合關聯波門中各回波的加權系數和所處位置得到該時刻應關聯的目標運動位置，用此位置來更新目標的運動狀態。