一种基于航迹关联的运动目标航迹跟踪方法技术

本发明专利技术公开了一种基于航迹关联的运动目标航迹跟踪方法，本发明专利技术首先对获取的FMCW雷达中频回波信号进行脉冲压缩，得到目标的距离信息；然后进行信噪比的判决，得到远距离低信噪比信号和近距离高信噪比信号；对高信噪比信号进行CFAR检测和线性差值，对高信噪比信号进行多帧积累；最后利用航迹关联处理方法，对目标进行关联，去除高度突变，得到连续的运动目标航迹。本发明专利技术大大提高了检测精度，可以实时计算出目标的高度值，标记出目标的运动航迹；同时避免目标航迹跟踪不连续和目标航迹错乱的问题。

A track tracking method of moving target based on track association

【技术实现步骤摘要】
一种基于航迹关联的运动目标航迹跟踪方法
本专利技术属于雷达信号处理
，尤其涉及一种基于航迹关联的运动目标航迹跟踪方法。
技术介绍
雷达由于不受雾、云和雨的阻挡，可以全天候全天时对目标进行探测。雷达作为一个重要的传感器，其对目标速度和距离的探测非常敏感，因此是观测移动目标距离的理想传感器。而调频连续波(FrequencyModulatedContinuousWave，FMCW)雷达由于其优秀的性能和低廉的成本在雷达测高领域得到了广泛的应用。近年来，在现代战争中，由于各种反辐射、隐身技术的发展以及相关设备的应用，诸如飞机、导弹自身高度的测量尤为重要，这些目标的高度的测量对自身飞行轨迹和飞行状态的判断很关键。高度值的测量运动目标中一个重要的参数，高度的测量值可以实时反映运动目标的航迹，从而实现对目标的跟踪和定位。以往的测高信号处理算法中并没有判断目标远近信噪比大小的比较，只是使用一种目标检测方法，目标检测效果并不是特别理想；本专利技术为了取得良好的目标检测效果，对雷达探测的数据根据探测距离的远近进行了信噪比高低判定，远距离为低信本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于航迹关联的运动目标航迹跟踪方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1，雷达获取运动目标的回波数据，并对回波数据进行脉冲压缩，得到脉冲压缩后的回波信号和运动目标的距离信息；/n步骤2，根据运动目标的距离信息，对脉冲压缩后的回波信号进行信噪比判决，分别得到远距离低信噪比信号和近距离高信噪比信号；/n步骤3，对远距离低信噪比信号进行多帧非相干积累处理，选定目标信号，进而得到低信噪比对应的目标检测值；/n步骤4，对近距离高信噪比信号进行CFAR检测，得到目标的初始检测信号；对目标的初始检测信号进行线性差值，得到高信噪比对应的目标检测值；/n步骤5，采用多目标航迹关联算法对在多目标航迹进行跟...

【技术特征摘要】
1.一种基于航迹关联的运动目标航迹跟踪方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，雷达获取运动目标的回波数据，并对回波数据进行脉冲压缩，得到脉冲压缩后的回波信号和运动目标的距离信息；
步骤2，根据运动目标的距离信息，对脉冲压缩后的回波信号进行信噪比判决，分别得到远距离低信噪比信号和近距离高信噪比信号；
步骤3，对远距离低信噪比信号进行多帧非相干积累处理，选定目标信号，进而得到低信噪比对应的目标检测值；
步骤4，对近距离高信噪比信号进行CFAR检测，得到目标的初始检测信号；对目标的初始检测信号进行线性差值，得到高信噪比对应的目标检测值；
步骤5，采用多目标航迹关联算法对在多目标航迹进行跟踪，去除目标航迹突变，得到连续的运动目标航迹。


2.根据权利要求1所述的基于航迹关联的运动目标航迹跟踪方法，其特征在于，步骤1具体按照以下步骤实施：
(1.1)FMCW雷达发射信号，并对目标进行回波的录取；则雷达的发射信号为：



其中，j为虚数单位，fc为雷达的起始频率，γ为调频斜率，t为慢时间，为快时间，即一个发射波形内的时间；发射信号的带宽B＝γ*Tr，Tr为一个发射信号的重复时间；
(1.2)FMCW雷达的接收通道进行回波录取；设空间内有一目标，其相对于雷达的距离为R，则目标的回波信号即接收信号表示为：



其中，R(t)为t时刻目标到第一个接收天线的距离，c为光速；
(1.3)FMCW雷达中的混频器将接收信号与发射信号进行混频，得到中频回波信号；混频过程为：



其中，conj表示信号的共轭；
因此，对于一个目标的混频后的中频回波信号为：



其中，指数项中第一项为混频后的多普勒项，包含了运动目标的多普勒信息；指数项中第二项为距离项，包含目标到雷达的距离信息；指数项中第三项为混频后的剩余视频相位项，其值远小于前两项，可以省略；
(1.4)对接收通道的中频回波信号进行傅里叶变换(FFT)，得到脉压后回波信号及对应的频率fb(t)：



式中的R(t)即为目标的距离信息。


3.根据权利要求1所述的基于航迹关联的运动目标航迹跟踪方法，其特征在于，步骤2中，所述对脉冲压缩后的回波信号进行信噪比判决，其具体为：
选取一帧脉冲压缩后的回波信号数据，将该帧脉冲压缩后的回波信号数据在距离维上的长度划分为等间隔的若干段；然后求取距离维上每段数据的平均值，选取其中最小平均值作为信号噪声数值；若每帧回波信号的最大值小于10倍的信号噪声数值，则判决为远距离低信噪比信号，否则为近距离高信噪比信号。


4.根据权利要求1所述的基于航迹关联的运动目标航迹跟踪方法，其特征在于，步骤3中，所述多帧非相干积累处理，按照以下步骤实施：
(3.1)设定第一层检测门限：将第一层检测门限值设定为信号噪声数值的2.5倍，选取多帧信号中的每一帧信号分别与第一层检测门限值进行比较，若帧信号大于第一层检测门限值，则该帧信号通过第一层检测门限，并标记为有检测结果，记录每一帧的检测结果及对应检测结果个数；
(3.2)非相干积累：首先把通过第一层检测门限连续多帧信号对应的距离维数据进行加和积累，在加和积累后的数据中找出有检测结果的索引值，并记录检测结果的个数；利用加和积累后有检测结果的索引值分别对第一帧数据进行多个方向的积累搜索；
(3.3)设定第二层检测门限：
首先，设定第二次检测门限值为通过第一次检测门限的帧信号平均值的倍；
然后，比较五个积累方向中积累数值的最大值与第二次检测门限值，检测出通过第二层检测门限的积累信号；
(3.4)设定第三层检测门限：采用通过第二层检测门限的积累信号的平均值的0.95倍作为第三层检测门限值；比较通过第二层检测门限的积累信号与第三层检测门限值，检测出通过第三层检测门限的数值；
(3.5)判断每一簇数据：在通过第三层检测门限的所有数值中，将相邻数值之间的距离小于2个距离单元的数值归类为一簇数据；寻找通过第三层检测门限的所有数值的最大值所在的簇，并将其作为目标信号的位置簇，将目标信号的位置簇中的第一个数值作为最终检测目标信号，即为低信噪比对应的目...

【专利技术属性】
技术研发人员：王虹现，王开放，孙希平，张磊，
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