专利名称：基于粒子滤波和航迹管理的微弱目标检测前跟踪方法
技术领域：
本发明涉及一种雷达数据处理方法，特别是涉及一种雷达对微弱目标的检测与跟踪方法。
背景技术：
随着目标隐身技术的日益成熟和目标飞行高度的降低，各种隐身飞机、掠海导弹以及巡航导弹等微弱目标大量出现，严重的影响着雷达目标检测跟踪性能的发挥，同时给雷达的生存带来严峻的威胁。因此，实现雷达对微弱目标的有效检测与跟踪，对提高其作战效能和生存能力具有重要意义。目前，针对微弱目标的检测与跟踪问题，已有很多的专家和学者进行了大量的研究，其中，基于粒子滤波的微弱目标检测前跟踪方法由于具有处理方法简单、易于硬件实现、可适应于非线性非高斯系统等优点，在微弱目标检测与跟踪领域受到广泛重视。该方法主要通过以下步骤实现(I)将雷达接收机输出的目标回波信号进行A/D变换，送雷达数据处理计算机执行以下步骤；(2)利用目标状态转移方程对粒子集进行预测；(3)利用新量测对各粒子权重进行更新；(4)对权重更新后的粒子集进行重采样，并得到目标状态估计。基于粒子滤波的微弱目标检测前跟踪方法具有以下两个缺陷⑴不能提供目标的航迹信息；(2)在目标信噪比较低的情况时容易出现漏检。
发明内容
本发明的目的是提出一种基于粒子滤波和航迹管理的微弱目标检测前跟踪方法，解决基于粒子滤波的微弱目标检测前跟踪方法无法提供目标航迹信息和容易出现漏检的问题。本发明提出的基于粒子滤波和航迹管理的微弱目标检测前跟踪方法的技术方案包括以下步骤步骤I :变量初始化K是总仿真时间；T是雷达扫描周期；N是滤波器采用的粒子数；SNR是目标信噪比；Imin和Iniax是目标可能的最小和最大强度；Vmin和Vniax是目标可能的最小和最大速度；Y是目标存在判决门限；n。是目标初始存在概率；LXH表示雷达监测区域的大小；
n k是目标存在状态概率转移矩阵；Fk是目标状态转移矩阵；
Qk是过程噪声协方差；步骤2 :令k = 0，进行粒子初始化，得到初始粒子集丨乂，(1/#)1 二，其中，
y[ =[K>El]T ’x丨k =
1，包含目标的位置(4，_^)、速度(4,>1)和强度/:信息，
6是目标存在状态变量，i = 1，2, N(I)令 i = I ;(2)目标位置初始化X1k =Zxrand(I)(I)y[=Hx rand (I)(2)rand (I)表示按照均匀分布产生一个
区间上的随机数；(3)目标速度初始化X1lc = Vmin + (vmax — vmm) X rand (I)(3)y'k =Vmin+(vmax-vmin) X rand (I)(4)(4)目标强度初始化I'k = Imm + (Zmax - Imm ) X rand (I)(5)(5)根据目标初始存在概率n 0初始化目标存在状态变量巧；(6)粒子权重初始化W1k =^-(6)
N(7)令 i = i+1，若 i 彡 N，转(2);步骤3 :令k = k+1，获得k时刻的雷达量测将雷达接收到的信号进行A/D变换，得到k时刻的雷达量测^ = {4P,q) IP = 1,2,…,9 = 1,2,…，《丨，送雷达数据处理计算机；步骤4 :对初始粒子集进行预测，得到预测粒子集匕，其中，
3 -I = Ajfc一1](I)令 i = I ;(2)根据前一时刻的目标存在状态变量尽^和目标存在状态概率转移矩阵TI k预测当前时刻目标存在状态变量;(3)若E^1 = 0且玛|*_1 = I，利用方程⑴-方程(5)生成粒子状态A1W ;(4)若￡“ = IRK,,-: = I，利用状态转移方程对粒子i的状态进行一步预测X^1 ^ FiX^1+Vi(7)其中，Vk为过程噪声，其噪声协方差为Qk ;(5)令 i = i+1，若 i 彡 N，转(2);步骤5 :利用当前时刻的量测对粒子权重进行更新
(I)令 i = I ;(2)确定似然区域的范围
权利要求
1.基于粒子滤波和航迹管理的微弱目标检测前跟踪方法，其特征包括以下步骤步骤I:变量初始化 K是总仿真时间； T是雷达扫描周期； N是滤波器采用的粒子数； SNR是目标信噪比； Imin和Imm是目标可能的最小和最大强度； Vmin和Vnlax是目标可能的最小和最大速度； Y是目标存在判决门限； n C1是目标初始存在概率； LXH表示雷达监测区域的大小； n k是目标存在状态概率转移矩阵； Fk是目标状态转移矩阵； Qk是过程噪声协方差； 步骤2 :令k = O，进行粒子初始化，得到初始粒子集|夂,(1/#)1 二，其中，夂=[<,￡；]T，X1k =[4^1,ylk,y'k, I1kJ，包含目标的位置(xU)、速度(i丨,只)和强度々信息,巧是目标存在状态变量，i = 1，2,…，N(1)令i = I ; (2)目标位置初始化 X1k = Zxrand(I)(I) y[ = if X rand (I)(2) rand (I)表示按照均匀分布产生一个[O，I]区间上的随机数； (3)目标速度初始化 ^ = vm,n + (Vmax - Vmin) X rand ⑴(3) y'k = ^min + (vmax - vmin) x rand (I)(4) (4)目标强度初始化 1I = ^min + (4ax - 4in ) X(I)⑶ (5)根据目标初始存在概率Htl初始化目标存在状态变量尽； (6)粒子权重初始化W=士(6) (7)令i= i+1，若i彡N，转⑵； 步骤3 :令k = k+1，获得k时刻的雷达量测 将雷达接收到的信号进行A/D变换，得到k时刻的雷达量测Zk = {z[P'q)\p = \,2,.,m-,q = \,2,-,n)，送雷达数据处理计算机； 步骤4:对初始粒子集进行预测，得到预测粒子集，其中，
全文摘要
本发明公开了一种基于粒子滤波和航迹管理的微弱目标检测前跟踪方法，属于雷达数据处理领域。基于粒子滤波的微弱目标检测前跟踪方法不能提供目标航迹信息，且在目标信噪比较低时，容易出现漏检的现象。本发明提出的基于粒子滤波和航迹管理的微弱目标检测前跟踪方法立足于解决此类问题。本发明具有结构简单，计算快速，易于硬件实现等优点，同时克服了基于粒子滤波的微弱目标检测前跟踪方法的局限性，通过有效解决漏检问题，进而保证目标航迹的连续性，因此具有较强的工程应用价值和推广前景。
文档编号G01S13/66GK102621543SQ20121010628
公开日2012年8月1日 申请日期2012年4月2日 优先权日2012年4月2日
发明者于洪波, 关成斌, 曹倩, 王国宏, 谭顺成, 贾舒宜 申请人:中国人民解放军海军航空工程学院