一种基于无人机监视雷达的航迹起始算法制造技术

本发明专利技术公开了一种基于无人机监视雷达的航迹起始算法，包括：系统对雷达扫描的点迹进行单边多假设相关判定，形成单边多假设的暂时航迹；对所述单边多假设的暂时航迹进行多模型暂时航迹起始判定，形成满足航迹起始条件的暂时航迹；对所述满足航迹起始条件的暂时航迹进行航迹滤波判定，形成稳定航迹。本发明专利技术解决了无人机航迹起始困难、杂波区虚警严重的问题，提高了无人机的监视效率。

Track initiation algorithm based on UAV surveillance radar

The invention discloses a track initiation algorithm based on UAV surveillance radar, which includes: the system makes unilateral multi-hypothesis correlation judgment on the points scanned by radar to form a unilateral multi-hypothesis temporary track; and the multi-model temporary track initiation judgment on the temporary track of the unilateral multi-hypothesis to form a track initiation strip satisfying the track initiation strip. The temporary track of the component is determined by track filtering, which satisfies the initial condition of the track, and the stable track is formed. The invention solves the problems of difficult track initiation and serious false alarm in clutter area of UAV, and improves the monitoring efficiency of UAV.

【技术实现步骤摘要】
一种基于无人机监视雷达的航迹起始算法
本专利技术涉及三坐标有源相控阵雷达低空监视领域，尤其是一种基于无人机监视雷达的航迹起始算法。
技术介绍
近几年，随着无人机技术的迅速发展，无人机已从原来的军用市场大范围扩展到民用市场，黑飞导致的安全事故屡见不鲜，使我国低空领域管制承受着巨大威胁。在边防、人防、公安等国家安全防御部门的迫切需求下，无人机监视雷达逐渐兴起。由于民用无人机通常采用非金属机身且机身体积小，导致RCS反射截面积小，雷达检测回波弱，特别是飞行速度慢、飞行高度低、飞行灵活的特点，让无人机的检测和跟踪成为业内公认的难题，其中，由于先验信息不足、目标机动性大、目标检测不连续的特点，导致的无人机航迹起始困难、杂波区虚警严重已经成为无人机监视的难点问题。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的缺陷，本专利技术提供一种基于无人机监视雷达的航迹起始算法，解决了无人机航迹起始困难、杂波区虚警严重的问题，提高了无人机的监视效率。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案，包括：一种基于无人机监视雷达的航迹起始算法，其特征在于，包括如下步骤：S1，系统接收雷达扫描的第一帧点迹数据，对所述第一帧点迹数据中的所有点迹均建立暂时航迹；所述点迹数据包括：点迹的三维坐标信息、时间信息、属性值、幅度值；S2，系统接收雷达扫描的下一帧点迹数据，将此下一帧点迹数据中的每个点迹与已建立的每条暂时航迹均进行单边多假设相关判定，判断此下一帧点迹是否存与已建立的暂时航迹相关，若此下一帧点迹中的某一点迹与已建立的某一暂时航迹相关，则将该相关点迹关联到该已建立的暂时航迹上形成单边多假设的暂时航迹；若此下一帧点迹中的某一点迹与已建立的每条暂时航迹均不相关，则根据该点迹建立暂时航迹；S3，对单边多假设的暂时航迹进行多模型暂时航迹起始判定，判断单边多假设的暂时航迹是否满足航迹起始条件，将单边多假设的暂时航迹级联多个暂时航迹起始模型，判断单边多假设的暂时航迹是否满足其中一个暂时航迹起始模型的起始条件，若满足，则该单边多假设的暂时航迹为满足航迹起始条件的暂时航迹；若均不满足，则该单边多假设的暂时航迹不满足航迹起始条件，该单边多假设的暂时航迹等待与下一帧点迹数据进行单边多假设相关判定，且若该单边多假设的暂时航迹在一定的连续帧数内均没有相关点迹，则删除该单边多假设的暂时航迹；S4，对满足航迹起始条件的暂时航迹进行航迹滤波判定，判断满足航迹起始条件的暂时航迹是否通过航迹滤波处理，若通过航迹滤波处理，则满足航迹起始条件的暂时航迹形成稳定航迹；若不通过航迹滤波处理，则删除该满足航迹起始条件的暂时航迹；其中，步骤S1、S2中，建立暂时航迹的点迹为航迹头。步骤S2中，所述单边多假设相关判定采用综合隶属度相关算法，所述综合隶属度相关算法具体如下：根据已建立的每条暂时航迹与点迹特征因子的隶属度，且根据已建立的每条暂时航迹与点迹运动状态因子的隶属度，计算点迹与已建立的每条暂时航迹的综合隶属度，综合隶属度满足用户设定的门限为相关。若已建立的暂时航迹与此下一帧点迹中的多个点迹均相关时，暂时航迹进行最优相关点迹遴选，已建立的暂时航迹仅保留一个相关点迹形成单边多假设暂时航迹，所述最优点迹遴选：根据已建立的暂时航迹与每个点迹的综合隶属度，遴选出综合隶属度最高的点迹为暂时航迹的最优相关点迹，保留此最优相关点迹。步骤S3中，所述多模型暂时航迹起始判定，包括如下具体步骤：S31，计算形成单边多假设的暂时航迹的每一帧点迹与单边多假设的暂时航迹的综合隶属度，统计综合隶属度属于高隶属度的帧数HighSubCnt，属于甚高隶属度的帧数VeryHighSubCnt；S32，计算形成单边多假设的暂时航迹的每一帧点迹与单边多假设的暂时航迹的航向一致性，统计航向一致性属于航向一致的帧数HighCourseUniformCnt，属于航向高度一致的帧数VeryHighCourseUniformCnt；S33，统计形成单边多假设的暂时航迹的每一帧点迹属于杂波区帧数CluterCnt；S34，根据杂波区帧数CluterCnt判断单边多假设的暂时航迹是否属于杂波区，若否，则对该单边多假设的暂时航迹进行暂时航迹起始模型模型1的起始判定，执行步骤S35；若是，则对该单边多假设的暂时航迹进行暂时航迹起始模型2的起始判定，执行步骤S36；S35，判断单边多假设的暂时航迹是否满足暂时航迹起始模型1的起始条件，若是，则该单边多假设的暂时航迹满足暂时航迹的起始条件；若否，则对该单边多假设的暂时航迹进行暂时航迹起始模型3的起始判定，执行步骤S38；S36，判断单边多假设的暂时航迹是否满足暂时航迹起始模型2的起始条件，若是，则该单边多假设的暂时航迹满足暂时航迹的起始条件；若否，则执行步骤S37；S37，判断该单边多假设的暂时航迹是否属于类似清洁区，若是，则对该单边多假设的暂时航迹进行暂时航迹起始模型3的起始判定,执行步骤S38；若否，则该单边多假设的暂时航迹不满足暂时航迹的起始条件；所述类似清洁区：暂时航迹属于杂波区帧数CluterCnt与暂时航迹形成帧数FrameCnt的比值小于杂波区帧数门限值CleanFrameThresold；S38，判断单边多假设的暂时航迹是否满足暂时航迹起始模型3的起始条件，若是，则该单边多假设的暂时航迹满足暂时航迹的起始条件；若否，则该单边多假设的暂时航迹不满足暂时航迹的起始条件；其中，暂时航迹起始模型1的航迹起始条件：HighSubThresold为高隶属度帧数门限；HighCourseUniformThresold为航向一致帧数门限；暂时航迹起始模型2的航迹起始条件：VeryHighSubThresold为甚高隶属度帧数门限；VeryHighCourseUniformThresold为航向高度一致帧数门限；暂时航迹起始模型3的航迹起始条件：FrameCnt为单边多假设的暂时航迹的形成帧数；CleanFrameThresold为杂波区帧数门限；InitFrameCnt为单边多假设的暂时航迹起始帧数；InitFrameThresold为起始门限；LostCnt为丢点帧数；FrameCnt为单边多假设的暂时航迹形成帧数；Sub为综合隶属度；SubThresold为相关门限。步骤S31中，若所述综合隶属度为大于或等于0.8且小于0.85时，则属于高隶属度；若所述综合隶属度为大于或等于0.85且小于1时，则属于甚高隶属度。步骤S32中，若所述航向一致性为大于0.5度且小于或等于1.5度时，则属于航向一致；若所述航向一致性为小于或等于0.5度且大于0度时，则属于航向高度一致。步骤S4中，所述航迹滤波判定进行第一级滤波，所述第一级滤波：根据雷达扫描每一帧的点迹数据计算满足航迹起始条件的暂时航迹首尾点的距离与此满足航迹起始条件的暂时航迹历经的航程的比值，判断所述比值是否大于杂波晃动门限，若是，则通过第一级滤波；若否，则删除该满足航迹起始条件的暂时航迹。通过第一级滤波的满足航迹起始条件的暂时航迹进行第二级滤波，所述第二级滤波：采用滑窗法判断满足航迹起始条件的暂时航迹中属于禁止起始区域中的连续点迹是否达到设定的门限值，若是，则删除该满足航迹起始条件的暂时航迹；若否，则通过第二级滤波，即通过航迹滤波判定，形成稳定航迹；所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于无人机监视雷达的航迹起始算法，其特征在于，包括如下步骤：S1，系统接收雷达扫描的第一帧点迹数据，对所述第一帧点迹数据中的所有点迹均建立暂时航迹；所述点迹数据包括：点迹的三维坐标信息、时间信息、属性值、幅度值；S2，系统接收雷达扫描的下一帧点迹数据，将此下一帧点迹数据中的每个点迹与已建立的每条暂时航迹均进行单边多假设相关判定，判断此下一帧点迹是否存与已建立的暂时航迹相关，若此下一帧点迹中的某一点迹与已建立的某一暂时航迹相关，则将该相关点迹关联到该已建立的暂时航迹上形成单边多假设的暂时航迹；若此下一帧点迹中的某一点迹与已建立的每条暂时航迹均不相关，则根据该点迹建立暂时航迹；S3，对单边多假设的暂时航迹进行多模型暂时航迹起始判定，判断单边多假设的暂时航迹是否满足航迹起始条件，将单边多假设的暂时航迹级联多个暂时航迹起始模型，判断单边多假设的暂时航迹是否满足其中一个暂时航迹起始模型的起始条件，若满足，则该单边多假设的暂时航迹为满足航迹起始条件的暂时航迹；若均不满足，则该单边多假设的暂时航迹不满足航迹起始条件，该单边多假设的暂时航迹等待与下一帧点迹数据进行单边多假设相关判定，且若该单边多假设的暂时航迹在一定的连续帧数内均没有相关点迹，则删除该单边多假设的暂时航迹；S4，对满足航迹起始条件的暂时航迹进行航迹滤波判定，判断满足航迹起始条件的暂时航迹是否通过航迹滤波处理，若通过航迹滤波处理，则满足航迹起始条件的暂时航迹形成稳定航迹；若不通过航迹滤波处理，则删除该满足航迹起始条件的暂时航迹；其中，步骤S1、S2中，建立暂时航迹的点迹为航迹头。...

【技术特征摘要】
1.一种基于无人机监视雷达的航迹起始算法，其特征在于，包括如下步骤：S1，系统接收雷达扫描的第一帧点迹数据，对所述第一帧点迹数据中的所有点迹均建立暂时航迹；所述点迹数据包括：点迹的三维坐标信息、时间信息、属性值、幅度值；S2，系统接收雷达扫描的下一帧点迹数据，将此下一帧点迹数据中的每个点迹与已建立的每条暂时航迹均进行单边多假设相关判定，判断此下一帧点迹是否存与已建立的暂时航迹相关，若此下一帧点迹中的某一点迹与已建立的某一暂时航迹相关，则将该相关点迹关联到该已建立的暂时航迹上形成单边多假设的暂时航迹；若此下一帧点迹中的某一点迹与已建立的每条暂时航迹均不相关，则根据该点迹建立暂时航迹；S3，对单边多假设的暂时航迹进行多模型暂时航迹起始判定，判断单边多假设的暂时航迹是否满足航迹起始条件，将单边多假设的暂时航迹级联多个暂时航迹起始模型，判断单边多假设的暂时航迹是否满足其中一个暂时航迹起始模型的起始条件，若满足，则该单边多假设的暂时航迹为满足航迹起始条件的暂时航迹；若均不满足，则该单边多假设的暂时航迹不满足航迹起始条件，该单边多假设的暂时航迹等待与下一帧点迹数据进行单边多假设相关判定，且若该单边多假设的暂时航迹在一定的连续帧数内均没有相关点迹，则删除该单边多假设的暂时航迹；S4，对满足航迹起始条件的暂时航迹进行航迹滤波判定，判断满足航迹起始条件的暂时航迹是否通过航迹滤波处理，若通过航迹滤波处理，则满足航迹起始条件的暂时航迹形成稳定航迹；若不通过航迹滤波处理，则删除该满足航迹起始条件的暂时航迹；其中，步骤S1、S2中，建立暂时航迹的点迹为航迹头。2.根据权利要求1所述的一种基于无人机监视雷达的航迹起始算法，其特征在于，步骤S2中，所述单边多假设相关判定采用综合隶属度相关算法，所述综合隶属度相关算法具体如下：根据已建立的每条暂时航迹与点迹特征因子的隶属度，且根据已建立的每条暂时航迹与点迹运动状态因子的隶属度，计算点迹与已建立的每条暂时航迹的综合隶属度，综合隶属度满足用户设定的门限为相关。3.根据权利要求2所述的一种基于无人机监视雷达的航迹起始算法，其特征在于，若已建立的暂时航迹与此下一帧点迹中的多个点迹均相关时，暂时航迹进行最优相关点迹遴选，已建立的暂时航迹仅保留一个相关点迹形成单边多假设暂时航迹，所述最优点迹遴选：根据已建立的暂时航迹与每个点迹的综合隶属度，遴选出综合隶属度最高的点迹为暂时航迹的最优相关点迹，保留此最优相关点迹。4.根据权利要求3所述的一种基于无人机监视雷达的航迹起始算法，其特征在于，步骤S3中，所述多模型暂时航迹起始判定，包括如下具体步骤：S31，计算形成单边多假设的暂时航迹的每一帧点迹与单边多假设的暂时航迹的综合隶属度，统计综合隶属度属于高隶属度的帧数HighSubCnt，属于甚高隶属度的帧数VeryHighSubCnt；S32，计算形成单边多假设的暂时航迹的每一帧点迹与单边多假设的暂时航迹的航向一致性，统计航向一致性属于航向一致的帧数HighCourseUniformCnt，属于航向高度一致的帧数VeryHighCourseUniformCnt；S33，统计形成单边多假设的暂时航迹的每一帧点迹属于杂波区帧数CluterCnt；S34，根据杂波区帧数CluterCnt判断单边多假设的暂时航迹是否属于杂波区，若否，则对该单边多假设的暂时航迹进行暂时航迹起始模型模型1的起始判定，执行步骤S35；若是，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈娟，刘浩，马磊，任翔，余飞侠，
申请(专利权)人：安徽四创电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34