一种TWS雷达多目标连续跟踪方法技术

本发明专利技术涉及一种TWS雷达多目标连续跟踪方法，该方法包括对TWS雷达接收到的每一个观测，选取当前时刻之前获取的观测组成第一预选观测集；根据第一预选观测集建立航迹，并结合航迹的状态进行滤波，计算下一次更新航迹的预测估计及对应的波门时间区间；对各个已有的航迹，每次更新，在当前航迹对应的波门时间区间结束时刻，根据波门时间区间确定采集时间区间，获取采集时间区间内的观测，组成第二预选观测集；在采集时间区间结束时刻，利用第二预选观测集对当前航迹的状态进行更新，并结合航迹的状态进行滤波，计算下一次更新航迹的预测估计及对应的波门时间区间。本发明专利技术能够实现TWS雷达低延迟跟踪，并解决扫描边界引起的航迹断裂问题。迹断裂问题。迹断裂问题。

【技术实现步骤摘要】
一种TWS雷达多目标连续跟踪方法


[0001]本专利技术涉及目标检测
，尤其涉及一种TWS雷达多目标连续跟踪方法、计算机设备及计算机可读存储介质。

技术介绍

[0002]大多数边扫描边跟踪雷达(TWS雷达)为机械扫描雷达，靠天线的机械旋转来改变天线波束的方向，从而对监视区域进行扫描。在扫描到目标后，天线将对目标的观测返回到雷达，雷达利用接收到的观测对目标进行跟踪。对于圆周扫描TWS雷达，当目标处于监视区域内的不同方位角的位置时，天线扫描到它的时间也不同，但是在同一扫描周期内，这些目标的状态更新却是同时进行，这导致从接收观测到处理观测之间有一定的延迟，即出现延迟问题。此外，在对目标进行跟踪的时候，传统的跟踪方法都假设在一个扫描周期内天线会探测到有且只有一个源于目标的观测，在一个扫描周期内只更新一次航迹状态。但是在实际运用中，这种假设并不是总成立的。对于圆周扫描TWS雷达，当目标处在扫描边界(即扫描开始或结束的位置)附近时，其在一个扫描周期内被探测到的次数可能不等于1，即出现边界问题，进而影响到跟踪的准确性、可靠性。

技术实现思路

[0003](一)要解决的技术问题
[0004]本专利技术要解决的技术问题是解决现有技术无法实现TWS雷达低延迟跟踪、无法保证目标越过扫描边界时的跟踪稳定性的问题。
[0005](二)技术方案
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种TWS雷达多目标连续跟踪方法，包括：
[0007]步骤(1)、对TWS雷达接收到的每一个观测，选取当前时刻之前获取的观测组成第一预选观测集，所述第一预选观测集内的观测的接收时刻与当前时刻间隔0.8T～1.2T且未被已有的航迹利用，T为TWS雷达的扫描周期；根据所述第一预选观测集建立航迹，并结合航迹的状态进行滤波，计算下一次更新航迹的预测估计及对应的波门时间区间；
[0008]步骤(2)、对各个已有的航迹，均采用如下方式在连续跟踪过程中迭代更新航迹的估计及对应的波门时间区间：
[0009]每次更新，在当前航迹对应的波门时间区间结束时刻，根据波门时间区间确定采集时间区间，获取采集时间区间内的观测，组成第二预选观测集；在所述采集时间区间结束时刻，利用所述第二预选观测集对当前航迹的状态进行更新，并结合航迹的状态进行滤波，计算下一次更新航迹的预测估计及对应的波门时间区间。
[0010]优选地，步骤(1)中，根据所述第一预选观测集建立航迹时，对所述第一预选观测集中的每一个观测，均判断是否满足如下初始化条件：
[0011][0012]其中，z
xre
和z
yre
分别表示当前时刻接收到的观测的横坐标和纵坐标位置，z
xi
和z
yi
分别表示所述第一预选观测集内第i个观测的横坐标和纵坐标位置，T
r
为表示当前时刻与接收到所述第一预选观测集内第i个观测的时刻的时间差；v
max
表示目标最大速度，v
error
表示目标速度计算的误差；
[0013]若所述第一预选观测集内第i个观测满足初始化条件，则根据当前时刻的观测及第一预选观测集内第i个观测进行航迹初始化，建立航迹，得到航迹的初始状态。
[0014]优选地，步骤(2)中，根据波门时间区间确定采集时间区间，包括：
[0015]若当前航迹与其余已有的航迹对应的波门时间区间均没有交叉，则令采集时间区间与当前航迹对应的波门时间区间相同；
[0016]若当前航迹与其余已有的航迹对应的波门时间区间有交叉，且有交叉的航迹对应的最晚波门时间区间结束时刻等于或早于当前航迹对应的波门时间区间结束时刻，则令有交叉的航迹及当前航迹对应的最早波门时间区间起始时刻为采集时间区间起始时刻，当前航迹对应的波门时间区间结束时刻为采集时间区间结束时刻；
[0017]若当前航迹与其余已有的航迹对应的波门时间区间有交叉，且有交叉的航迹对应的最晚波门时间区间结束时刻晚于当前航迹对应的波门时间区间结束时刻，则令有交叉的航迹及当前航迹对应的最早波门时间区间起始时刻为采集时间区间起始时刻，有交叉的航迹对应的最晚波门时间区间结束时刻为采集时间区间结束时刻。
[0018]优选地，步骤(2)中，计算下一次更新航迹的预测估计及对应的波门时间区间，包括：
[0019]计算所述第二预选观测集中各观测对应的杂波密度；
[0020]根据波门对所述第二预选观测集中的观测进行选择，得到用于更新的观测集；
[0021]计算所述第二预选观测集中各个观测与当前航迹的似然函数；
[0022]结合似然函数，对用于更新的观测集中的观测对应的杂波密度进行调制；
[0023]将用于更新的观测集与当前航迹进行数据关联，得到目标存在的后验概率和数据关联后验概率；
[0024]进行航迹分量控制；
[0025]进行航迹状态更新，得到当前航迹对应的目标轨迹状态；
[0026]计算每个航迹分量下一次更新航迹的预测估计及对应的波门时间区间。
[0027]优选地，步骤(2)中，计算所述第二预选观测集中各观测对应的杂波密度，包括：
[0028]寻找观测z
k
(i)与所述第二预选观测集Z
τ
(k)中其余观测之间的第n小的距离r
n
(i)，n为大于0的整数，z
k
(i)∈Z
τ
(k)，k表示更新次数；若所述第二预选观测集Z
τ
(k)中的观测数小于(n+1)，则令从第k次更新扫描周期的开始到当前时刻所接收到的观测合集为寻找观测z
k
(i)在观测合集中第n小的距离r
n
(i)；
[0029]计算观测z
k
(i)对应的稀疏性，表达式为：
[0030]γ(z
k
(i))＝V(r
n
(i))/n；
[0031]其中，
[0032][0033]Γ(
·
)为伽马函数，为空间的维数；
[0034]根据稀疏性计算杂波密度，表达式为：
[0035][0036]优选地，步骤(2)中，第k次更新时，根据波门对所述第二预选观测集Z
τ
(k)中的观测进行选择，包括：
[0037]对于当前航迹τ的航迹分量c
k
‑1的模型σ，选择的观测集y
k
(c
k
‑1，σ)满足：
[0038][0039]其中，y为观测集y
k
(c
k
‑1，σ)中的观测，表示当前航迹τ第k次更新时航迹分量c
k
‑1的模型σ的预测观测，S
k
(c
k
‑1，σ)当前航迹τ第k次更新时航迹分量c
k
‑1的模型σ的新息矩阵，为S
k
(c本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种TWS雷达多目标连续跟踪方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤(1)、对TWS雷达接收到的每一个观测，选取当前时刻之前获取的观测组成第一预选观测集，所述第一预选观测集内的观测的接收时刻与当前时刻间隔0.8T～1.2T且未被已有的航迹利用，T为TWS雷达的扫描周期；根据所述第一预选观测集建立航迹，并结合航迹的状态进行滤波，计算下一次更新航迹的预测估计及对应的波门时间区间；步骤(2)、对各个已有的航迹，均采用如下方式在连续跟踪过程中迭代更新航迹的估计及对应的波门时间区间：每次更新，在当前航迹对应的波门时间区间结束时刻，根据波门时间区间确定采集时间区间，获取采集时间区间内的观测，组成第二预选观测集；在所述采集时间区间结束时刻，利用所述第二预选观测集对当前航迹的状态进行更新，并结合航迹的状态进行滤波，计算下一次更新航迹的预测估计及对应的波门时间区间。2.根据权利要求1所述的TWS雷达多目标连续跟踪方法，其特征在于，步骤(1)中，根据所述第一预选观测集建立航迹时，对所述第一预选观测集中的每一个观测，均判断是否满足如下初始化条件：其中，z
xre
和z
yre
分别表示当前时刻接收到的观测的横坐标和纵坐标位置，z
xi
和z
yi
分别表示所述第一预选观测集内第i个观测的横坐标和纵坐标位置，T
r
为表示当前时刻与接收到所述第一预选观测集内第i个观测的时刻的时间差；v
max
表示目标最大速度，v
error
表示目标速度计算的误差；若所述第一预选观测集内第i个观测满足初始化条件，则根据当前时刻的观测及第一预选观测集内第i个观测进行航迹初始化，建立航迹，得到航迹的初始状态。3.根据权利要求1所述的TWS雷达多目标连续跟踪方法，其特征在于，步骤(2)中，根据波门时间区间确定采集时间区间，包括：若当前航迹与其余已有的航迹对应的波门时间区间均没有交叉，则令采集时间区间与当前航迹对应的波门时间区间相同；若当前航迹与其余已有的航迹对应的波门时间区间有交叉，且有交叉的航迹对应的最晚波门时间区间结束时刻等于或早于当前航迹对应的波门时间区间结束时刻，则令有交叉的航迹及当前航迹对应的最早波门时间区间起始时刻为采集时间区间起始时刻，当前航迹对应的波门时间区间结束时刻为采集时间区间结束时刻；若当前航迹与其余已有的航迹对应的波门时间区间有交叉，且有交叉的航迹对应的最晚波门时间区间结束时刻晚于当前航迹对应的波门时间区间结束时刻，则令有交叉的航迹及当前航迹对应的最早波门时间区间起始时刻为采集时间区间起始时刻，有交叉的航迹对应的最晚波门时间区间结束时刻为采集时间区间结束时刻。4.根据权利要求1所述的TWS雷达多目标连续跟踪方法，其特征在于，步骤(2)中，计算下一次更新航迹的预测估计及对应的波门时间区间，包括：计算所述第二预选观测集中各观测对应的杂波密度；根据波门对所述第二预选观测集中的观测进行选择，得到用于更新的观测集；
计算所述第二预选观测集中各个观测与当前航迹的似然函数；结合似然函数，对用于更新的观测集中的观测对应的杂波密度进行调制；将用于更新的观测集与当前航迹进行数据关联，得到目标存在的后验概率和数据关联后验概率；进行航迹分量控制；进行航迹状态更新，得到当前航迹对应的目标轨迹状态；计算每个航迹分量下一次更新航迹的预测估计及对应的波门时间区间。5.根据权利要求4所述的TWS雷达多目标连续跟踪方法，其特征在于，步骤(2)中，计算所述第二预选观测集中各观测对应的杂波密度，包括：寻找观测z
k
(i)与所述第二预选观测集Z
τ
(k)中其余观测之间的第n小的距离r
n
(i)，n为大于0的整数，z
k
(i)∈Z
τ
(k)，k表示更新次数；若所述第二预选观测集Z
τ
(k)中的观测数小于(n+1)，则令从第k次更新扫描周期的开始到当前时刻所接收到的观测合集为寻找观测z
k
(i)在观测合集中第n小的距离r
n
(i)；计算观测z
k
(i)对应的稀疏性，表达式为：γ(z
k
(i))＝V(r
n
(i))/n；其中，Γ(
·
)为伽马函数，l为空间的维数；根据稀疏性计算杂波密度，表达式为：6.根据权利要求5所述的TWS雷达多目标连续跟踪方法，其特征在于，步骤(2)中，第k次更新时，根据波门对所述第二预选观测集Z
τ
(k)中的观测进行选择，包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：周共健，桑航，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：