基于队形的慢速编队目标跟踪方法技术

本发明专利技术公开了一种基于队形的慢速编队目标跟踪方法，主要解决现有技术的量测与航迹关联过程中容易出现的航迹交叉与数据冗余的问题。其技术方案是：分别对目标进行编队划分和编队关联，完成编队目标的航迹起始；在完成编队目标的航迹起始后，使用编队内各目标到编队中心的距离和角度构成编队的形状描述矩阵，以描述编队形状；根据编队形状描述矩阵对编队内各目标的量测进行分配，得到编队内航迹对应的量测，并对量测进行平滑滤波，得到量测的更新状态；在得到各量测的状态更新之后，再根据状态按照编队队形描述对编队形状进行更新，完成编队目标的跟踪。本发明专利技术提高了编队目标跟踪的准确性与处理效率，可用于雷达数据处理。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及雷达数据处理
，主要涉的慢速编队运动目标跟踪方法，可用于对地面与海面编队目标的跟踪。
技术介绍
目标跟踪是根据雷达信号处理系统检测出的目标信息，采用一定的手段，对数据进行互联与滤波，抑制目标在测量过程中的各种误差，得到目标在特定时刻的位置和运动状态即速度的大小与方向的精确估计。在军事行动中，部队或舰船一般以编队的形式出动，这样能够提高作战效率和安全性，也是突防雷达的重要手段，所以在监视区域内对编队目标的跟踪是跟踪系统急需研究的课题之一。编队目标是一类特殊的目标，它一般由多个目标组成、并按照一定队形运动，特征是在一段连续时间内，各目标之间距离较近，而且速度大小一致、方向相同。在跟踪过程中，编队目标表现为聚集在一起、运动状态相似的目标。编队目标跟踪算法的研究目前主要分为两类：一是根据经典跟踪算法理论即航迹起始、关联、滤波发展而来的编队目标跟踪方法，二是借鉴扩展目标跟踪理论发展而来的群目标跟踪方法。根据经典跟踪算法理论发展而来的编队目标跟踪方法，其思想是对群目标进行划分，划分的方法一般使用循环判断的方式，即以某一量测为中心，将距离小于阈值的量测纳入目标群，再更新航迹中心，同时重新判断落入距离阈值内的量测，依次类推。群中心由各群成员的状态加权得到。利用群中心进行数据互联，再对编队成员进行跟踪。这种方法经过多年发展已经形成成熟的工程体系，缺点是不能有效解决编队内航迹的数据关联问题。借鉴扩展目标跟踪理论发展而来的群目标跟踪方法，该方法是将编队目标认为是一个目标的扩展即一个目标对应多个回波，采用扩展目标的跟踪方法对编队目标进行跟踪。在跟踪的初始阶段，一般是在聚类的基础上对群目标进行划分，并估计每个划分的中心，目标分群的方法同第一类，目的是得到目标集合的有限划分。这类方法将目标群作为扩展目标，从而避免了编队成员的数据关联问题，缺点是仅认为编队是扩展目标的特例，没有利用编队的现状、尺寸等特征信息，不能适用于编队队形多变的情况且运算复杂度高，跟踪精度差。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提出一种基于队形的慢速编队目标跟踪方法，以避免量测与航迹关联过程中容易出现的航迹交叉与数据冗余的问题，准确地完成编队内目标航迹的起始和处理，提高编队目标跟踪的准确性与处理效率。为达到上述目的，本专利技术的技术方案予以实现如下：(1)分别对目标进行编队划分和编队关联，完成编队目标的航迹起始；(2)在完成编队目标的航迹起始后，使用编队内各目标到编队中心的距离R和角度θ构成编队的形状描述矩阵(Ri,θi)，以描述编队形状；(3)根据编队形状描述矩阵对编队内各目标的量测进行分配，得到编队内航迹对应的量测，并对量测进行平滑滤波，得到量测的更新状态；(4)根据量测的更新状态按照步骤(3)对编队形状进行更新。由于以上方法中的编队运动均以匀速运动为主，故所有的滤波方法均采用线性Kalman滤波。本专利技术与现有的编队目标跟踪方法相比具有以下优点：1.本专利技术在目标编队划分时，利用编队目标的特性对每一个用群目标分割法划分的目标群进行二次筛选，避免了目标群中可能存在的不同编队造成的航迹交叉或杂波量测造成的数据冗余现象；2.本专利技术的目标编队互联采用最近邻域标准滤波器对落入波门中的编队进行筛选，且每个编队中心量测是编队内目标量测的中心，有效避免了错误关联的情况；3.本专利技术使用的基于编队队形的编队目标跟踪算法，使编队目标跟踪的准确性与处理效率得以大幅提高。为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。附图说明图1为本专利技术的实现流程图；图2为本专利技术中确定各目标角度的示意图；图3为本专利技术中所用的东北天坐标系与大地坐标系示意图；图4为对本专利技术编队目标理想轨迹与量测的仿真图；图5为本专利技术中用经典航迹处理方法处理编队成员的结果仿真图；图6为本专利技术中用基于编队队形的编队目标跟踪方法处理编队成员航迹的仿真图；图7为本专利技术中用基于编队队形的编队目标跟踪方法处理编队中心航迹的仿真图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述参照图1，本专利技术的实现步骤包括如下：步骤一，分别对目标进行编队划分和编队关联，完成编队目标的航迹起始：(1a)对目标进行编队划分，利用群目标分割方法先将目标分群：具体地，设第k帧的量测集合为P＝{Z1,Z2,…,ZN本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于队形的慢速编队目标的跟踪方法，包括：(1)分别对目标进行编队划分和编队关联，完成编队目标的航迹起始；(2)在完成编队目标的航迹起始后，使用编队内各目标到编队中心的距离R和角度θ构成编队的形状描述矩阵(Ri,θi)，以描述编队形状；(3)根据编队形状描述矩阵对编队内各目标的量测进行分配，得到编队内航迹对应的量测，并对量测进行平滑滤波，得到量测的更新状态；(4)根据量测的更新状态按照步骤(3)对编队形状进行更新。

【技术特征摘要】
1.基于队形的慢速编队目标的跟踪方法，包括：
(1)分别对目标进行编队划分和编队关联，完成编队目标的航迹起始；
(2)在完成编队目标的航迹起始后，使用编队内各目标到编队中心的距
离R和角度θ构成编队的形状描述矩阵(Ri,θi)，以描述编队形状；
(3)根据编队形状描述矩阵对编队内各目标的量测进行分配，得到编队内
航迹对应的量测，并对量测进行平滑滤波，得到量测的更新状态；
(4)根据量测的更新状态按照步骤(3)对编队形状进行更新。
2.根据权利要求1所述的基于队形的慢速编队目标跟踪方法，其中，
步骤(1)中对目标进行编队划分，是利用群目标分割方法先将目标分群，
再利用编队目标的...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨志伟，郭永霞，杨桂娥，廖桂生，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61