一种用于雷达的群目标可分辨性的判断跟踪方法技术

本发明专利技术提供了一种用于雷达的群目标可分辨性的判断跟踪方法，当群目标中各成员的量测位于雷达的不同分辨单元时，称为可分辨群目标；部分成员的量测位于雷达的同一个分辨单元时，称为部分可分辨群目标；而所有成员的量测位于同一个分辨单元时，称该群目标为不可分辨群目标。而群目标的可分辨性是相对的，因为雷达的分辨率会随着探测距离的增大而变低。针对群目标的可分辨性问题，本发明专利技术假设量测误差服从正态分布，引入群目标的可分辨系数。当群目标中各对成员的距离大于可分辨系数时,认为群目标是可分辨的。本发明专利技术能够有效的反映出群目标和雷达之间的距离发生变化而导致的群目标可分辨性的变化。

【技术实现步骤摘要】
一种用于雷达的群目标可分辨性的判断跟踪方法
本专利技术属于多源信息融合与多目标跟踪领域，特别涉及一种用于雷达的群目标可分辨性的判断跟踪方法。
技术介绍
雷达的工作原理是利用含有一定能量的电磁波进行定时定向的发射，当遇到目标时，目标会反射电磁波，反射的电磁波被称为回拨信号，通过该回拨信号就可以获得目标的位置信息。目标跟踪的主要思路就是获得目标的量测，并对其进行滤波和预测处理。目前，量测的获得主要是由雷达完成。当群目标中各目标产生的量测位于雷达不同的分辨单元时，称该群目标为可分辨群目标，当由群目标产生的全部量测位于同一个分辨单元时称之为不可分辨群目标，如果是部分量测落在同一个分辨单元时称之为部分可分辨群目标。而群目标的可分辨性是相对的，因为在群目标的运动中，如果群目标不断接近雷达，那么群目标将可能会出现从不可分辨群目标到部分可分辨群目标再到可分辨群目标进行转变的过程。由于雷达的分辨率会随着探测距离的增大而变低，使获得的量测误差变大，严重影响目标的跟踪效果。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种用于雷达的群目标可分辨性的判断跟踪方法，包括：包括如下步骤：步骤1，进行系统建模；步骤2，引入群目标可分辨系数，得到群目标的判定跟踪结果。步骤1包括：步骤1-1，计算雷达分辨率参数；步骤1-2，建立目标分辨概率模型。步骤1-1包括：雷达的分辨率包括距离分辨率和角度分辨率，其中距离分辨率αr即在相同角度上能够辨别的最小距离，角度分辨率是指同一距离上雷达能够辨别的最小角度；雷达的距离分辨率和角度分辨率组成了雷达的分辨单元。步骤1-1中，当设定雷达所射出的电磁波带宽为L时，此时雷达的距离分辨率αr由下述式子表式：在式(1)中，c表示光速。步骤1-1中，雷达的探测距离R和雷达所发射波束的宽度θ决定了雷达的角度分辨率其中，θ由下式决定，式(3)表示在最大辐射方向两侧，辐射功率下降3dB的两个方向的夹角，D表示雷达天线的孔径大小，K为比例常数，λ为雷达天线辐射的电磁波的波长。步骤1-2包括：建立如下公式：其中，Δr,分别表示两个目标之间的距离和角度，当同时满足式(4)和式(5)时，判定两个目标不可分辨；当满足下列两个等式中任一个等式时，判定两个目标可分辨：>>表示远大于，引入可分辨概率可分辨概率由相应的不可分辨概率获得，即用与距离和角度相关的高斯函数来描述如下式所示：是距离和角度的相关高斯函数，其物理含义表示距离和角度上的不可分辨的概率。步骤1-2中，将式(8)改为如下的标准密度函数其中，x1和x2分别表示目标1距离与角度的状态、目标2距离与角度的状态；分辨概率矩阵A如公式(10)所示，并且，H(x1-x2)表示目标1与目标2之间距离与角度关系的量测矩阵。步骤2包括：雷达j对目标i的观测协方差如下所示：其中：cov(·,·)表示噪声协方差阵；vi,j表示雷达j观测目标i时的噪声向量；I表示2×2的单位矩阵；D(i，j)＝diag([Dx(i，j)，Dy(i，j)])(12)D(i，j)表示一个以Dx(i，j)与Dy(i，j)为对角线元素的对角矩阵，表示目标i与雷达j之间的位置状态差值，并且：分别表示目标在x方向位置和速度，分别表示目标在y方向位置和速度，分别表示雷达j在x方向位置和速度，分别表示雷达j在y方向位置和速度，L为一个常数矩阵，Lx，Ly分别是x，y方向的常数标量，是雷达的常数矩阵，||·||2表示2-范数；通过式(11)获得Ri，j对角化后的协方差矩阵R：r1，r2分别表示误差协方差阵1倍方差椭圆两个半轴的长度。步骤2中，引入椭圆标准差σ，即长半轴和短半轴的L2范数平均值：基于该定义，进一步定义群目标中任意两个子目标i1，i2之间的误差距离为即：其中，分别表示目标i1和目标i2对应的L2范数平均值。步骤2中，群目标的可分辨性如下所述：当可分辨系数满足式(19)时，称群目标为可分辨群目标：在式(19)中，表示任意两个邻接目标i1,i2之间空间距离，(19)式的含义是所有邻接目标之间的实际距离和误差标准差之间的比值，其中最小的值如果大于1，表示该群目标为可分辨群。当可分辨系数满足式(20)时，称群目标为部分可分辨群目标：即群目标中部分邻接目标距离与标准误差之间的比值大于1，另外部分邻接目标之间距离小于等于1，这时候，群目标评价为部分可分辨群。当可分辨系数满足式(21)时，称群目标为不可分辨群目标：其中，max(·)表示取括号中的最大值，min(·)表示取括号中的最小值，可分辨系数为目标之间的距离与可分辨距离的比值。本专利技术的有益效果：针对群目标的可分辨性判断问题，本专利技术引入群目标的可分辨系数，假设量测误差服从正态分布，而正态分布的均值到边缘的距离大概为标准差的3倍，因此,令群目标的可分辨系数ri,j为3σi+3σj,其中i和j表示目标i和目标j。当群目标中各对成员的距离大于ri,j时,认为群目标是可分辨的。仿真实验表明该方法能够有效的反映出群目标和雷达之间的距离发生变化而导致的群目标的可分辨性的变化。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做更进一步的具体说明，本专利技术的上述和/或其他方面的优点将会变得更加清楚。图1是雷达探测示意图；图2.是可分辨群目标示意图；图3是部分可分辨群目标示意图；图4是不可分辨群目标示意图；图5是场景演示图；图6是正态分布示意图；图7是可分辨群目标结构图；图8是群目标运动轨迹；图9是目标量测误差标准差；图10是成员A和成员B的可分辨系数；图11是群目标的可分辨性。具体实施方式本专利技术提供了一种用于雷达的群目标可分辨性的判断跟踪方法，其具体实施方式如下：步骤1.系统建模步骤1.1雷达分辨率参数选择目标在空间中的位置可以由不同形式的坐标系来表示。例如，最普遍的是直角坐标系，即使用x表示横坐标y表示纵坐标z表示高度从而确定目标的位置。对雷达而言一般使用球坐标系统来确定目标的坐标位置。如图1所示，可以用以下三个坐标对飞机进行定位：斜距R，方位角α和仰角β。只要得到这三个量，并能确定目标的位置。雷达在探测目标时存在着分辨率的问题。雷达的分辨率由距离分辨率和角度分辨率两部分组成，其中距离分辨率即在相同角度上能够辨别的最小距离记为ΔRd，角度分辨率是指同一距离本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于雷达的群目标可分辨性的判断跟踪方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤1，进行系统建模；/n步骤2，引入群目标可分辨系数，得到群目标的判定跟踪结果。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于雷达的群目标可分辨性的判断跟踪方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，进行系统建模；
步骤2，引入群目标可分辨系数，得到群目标的判定跟踪结果。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1包括：
步骤1-1，计算雷达分辨率参数；
步骤1-2，建立目标分辨概率模型。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤1-1包括：
雷达的分辨率包括距离分辨率和角度分辨率，其中距离分辨率αr即在相同角度上能够辨别的最小距离，角度分辨率是指同一距离上雷达能够辨别的最小角度；雷达的距离分辨率和角度分辨率组成了雷达的分辨单元。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤1-1中，当设定雷达所射出的电磁波带宽为L时，此时雷达的距离分辨率αr由下述式子表式：



在式(1)中，c表示光速。


5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤1-1中，雷达的探测距离R和雷达所发射波束的宽度θ决定了雷达的角度分辨率



其中，θ由下式决定，



式(3)表示在最大辐射方向两侧，辐射功率下降3dB的两个方向的夹角，D表示雷达天线的孔径大小，K为比例常数，λ为雷达天线辐射的电磁波的波长。


6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤1-2包括：
建立如下公式：






其中，Δr，分别表示两个目标之间的距离和角度，当同时满足式(4)和式(5)时，判定两个目标不可分辨；
当满足下列两个等式中任一个等式时，判定两个目标可分辨：






＞＞表示远大于，引入可分辨概率可分辨概率由相应的不可分辨概率获得，即用与距离和角度相关的高斯函数来描述如下式所示：




是距离和角度的相关高斯函数，其物理含义表示距离和角度上的不可分辨的概率。


7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤1-2中，将式(8)改为如下的标准密度函数



其中，x1和x2分别表示目标1距离与角度的状态、目标2距离与角度的状态；
分辨概率矩阵A如公式(10)所示，



并且，H(x1-x2)表示目标1与目标2之间距离与角度关系的量...

【专利技术属性】
技术研发人员：张桂林，徐欣，刘伟峰，刁联旺，朱书军，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第二十八研究所，
类型：发明
国别省市：江苏;32