多雷达系统中目标检测跟踪联合处理方法与流程

技术特征：

1.一种多雷达系统中目标检测跟踪联合处理方法，包括如下步骤:

(1)按照下式，构建目标运动模型：

ξ_Tk＝Fξ_Tk-1+u_Tk-1

其中，ξ_Tk表示Tk时刻目标的运动状态，F表示匀速运动情况下目标状态的转移矩阵，ξ_Tk-1表示Tk-1时刻目标的运动状态，u_Tk-1表示分布服从均值为零、协方差为Q_Tk-1的高斯分布的运动过程噪声；

(2)按照下式，构建目标量测模型：

其中，表示t时刻多雷达系统中第n个雷达对目标测量得到过门限值的第j个含噪声的量测值，h_n,t(ξ_t)表示t时刻多雷达系统中第n个雷达对目标状态ξ_t的量测值，w_n,t表示t时刻多雷达系统中第n个雷达分布服从均值为零、协方差为Σ_n,t的高斯分布的量测噪声，v_n,t表示在t时刻在多雷达系统中第n个雷达跟踪波门内服从均匀分布的虚假量测值；

(3)初始化：

(3a)将目标状态的先验信息作为待跟踪目标初始时刻的跟踪状态；

(3b)按照下式，计算目标运动状态初始协方差：

C₀＝CRLB(y₀)

其中，C₀表示目标运动状态初始协方差，CRLB(y₀)表示初始时刻目标运动的跟踪状态y₀的克拉美罗限；

(4)选择目标检测的雷达：

从多雷达系统中，任选一个雷达作为目标检测的雷达；

(5)确定恒虚警检测门限值：

(5a)按照下式，计算目标检测雷达的检测器在恒虚警率条件时的工作参数：

${\mathrm{\η}}_k=\frac{V_k}{(1+{\mathrm{\μ}}_k)}{\[V_{k}P{\left(\frac{1+{\mathrm{\μ}}_k}{{\mathrm{\μ}}_k}\right)}^{\frac{(1+{\mathrm{\μ}}_k)}{2{\mathrm{\μ}}_k}}{\left(\frac{1+{\mathrm{\μ}}_k}{{\left(2\mathrm{\π}\right)}^{n_z}{\mathrm{\μ}}_k\left|{\mathrm{\Σ}}_k\right|}\right)}^{-\frac{1}{2{\mathrm{\μ}}_k}}\]}^{\frac{(1+{\mathrm{\μ}}_k)}{{\mathrm{\μ}}_k}}$

其中，η_k表示k时刻目标检测雷达的检测器在恒虚警率条件时的工作参数，V_k表示k时刻目标检测雷达跟踪波门的大小，μ_k表示k时刻目标检测的雷达得到回波的平均信噪比，P表示目标检测的雷达所要求的虚警率；n_z表示目标检测雷达对目标量测的维数，Σ_k表示k时刻目标检测雷达的量测噪声协方差；

(5b)按照下式，计算目标检测雷达的恒虚警检测门限值：

其中，γ_k表示k时刻目标检测雷达的检测门限值，μ_k表示k时刻目标检测的雷达得到回波的平均信噪比，ln(·)表示取自然对数操作，η_k表示k时刻目标检测雷达的检测器在恒虚警率条件时的工作参数，V_k表示k时刻目标检测的雷达跟踪波门的大小，表示服从均值为方差为的正态分布，表示k时刻目标检测的雷达在跟踪门中的第l个检测单元处的量测值，表示k时刻目标检测的雷达对目标预测状态的量测值，表示坐标变换后k时刻目标检测的雷达对目标预测状态的量测协方差值；

(6)确定有效量测：

将目标检测雷达量测值中所有大于检测门限值的量测作为有效量测；

(7)判断多雷达系统中所有的目标检测雷达是否选择完，若是，则执行步骤(8)，否则，执行步骤(4)；

(8)按照下式，计算组合联合事件的数量：

$N_e^{\′}=\underset{s=1}{\overset{S}{\Π}}(C_1^{M_{s,r}}+C_0^{M_{s,r}})$

其中，N′_e表示e时刻组合联合事件的数量，S表示多雷达系统中雷达的总数，∏表示连乘操作，s表示多雷达系统中各个雷达的标号，表示从M_s,r个量测中选择1个量测来源于目标的排列组合操作，表示r时刻多雷达系统中第s个雷达所有M_s,r个量测都来源于虚警，M_s,r表示r时刻多雷达系统中第s个雷达的有效量测总数，r的取值与e相同；

(9)按照下式，更新当前目标跟踪状态：

$y_d=\underset{J}{\Σ}{y}_{J,d}{\mathrm{\β}}_d^J$

其中，y_d表示d时刻更新后的目标跟踪状态，∑表示求和操作，y_J,d表示d时刻组合联合事件中第J个事件更新后的状态，J表示在所有组合联合事件中的标号，表示d时刻所有组合联合事件中第J个事件发生的概率；

(10)按照下式，更新目标跟踪状态的协方差：

$C_d=\underset{J}{\Σ}{\mathrm{\β}}_d^J\[C_{J,d}+y_{J,d}{\left(y_{J,d}\right)}^T\]-y_d{\left(y_d\right)}^T$

其中，C_d表示更新后的目标状态协方差，∑表示求和操作，J表示在所有组合联合事件中的标号，表示c时刻所有组合联合事件中第J个事件发生的概率，C_J,d表示y_J,d的协方差值，y_J,d表示d时刻组合联合事件中第J个事件更新后的状态，(·)^T表示矩阵转置操作，y_d表示d时刻更新后的目标跟踪状态；

(11)判断目标跟踪航迹是否发散，若是，则执行步骤(12)，否则，当前时刻加1，将跟踪器当前的跟踪状态反馈到检测中心后执行步骤(4)；

(12)目标跟踪结束。

2.根据权利要求1所述的多雷达系统中目标检测跟踪联合处理方法，其特征在于，步骤(5b)中所述的k时刻目标检测的雷达对目标预测状态的量测值是由下式得到的：

${\hat{z}}_k=h_k\left({\mathrm{Fy}}_v\right)$

其中，表示k时刻目标检测雷达对目标预测状态的量测值，h_k(·)表示k时刻目标检测对目标状态的量测值，F表示匀速运动情况下目标状态的转移矩阵，y_v表示v时刻多雷达系统对目标的跟踪状态。

3.根据权利要求1所述的多雷达系统中目标检测跟踪联合处理方法，其特征在于，步骤(5b)中所述的坐标变换后k时刻目标检测的雷达对目标预测状态的量测协方差值是由下式得到的：

其中，表示坐标变换后k时刻第i个目标检测雷达对目标预测状态的量测协方差值，H_i,k表示k时刻第i个目标检测雷达对目标量测的雅克比矩阵，F表示匀速运动情况下目标状态的转移矩阵，表示当前时刻v多雷达系统对目标的预测协方差值，Q_v表示当前时刻v目标运动过程噪声协方差值，(·)^T表示矩阵转置操作。

4.根据权利要求1所述的多雷达系统中目标检测跟踪联合处理方法，其特征在于，步骤(8)中所述的组合联合事件为目标量测模型量测来源于目标或者虚警的所有可能事件。

5.根据权利要求1所述的多雷达系统中目标检测跟踪联合处理方法，其特征在于，步骤(9)中所述的d时刻所有组合联合事件中第J个事件发生的概率是由下式得到的：

${\mathrm{\β}}_d^J\stackrel{\mathrm{\Δ}}{=}\underset{i}{\overset{N}{\Π}}p\left\{{\mathrm{\π}}_{i,d}^{J\left(i\right)}\right|Z_d\}$

其中，表示d时刻所有组合联合事件中第J个事件发生的概率，∏表示连乘操作，i表示多雷达系统中的雷达标号，N表示多雷达系统中雷达的总数，p{·}表示求概率操作，表示m时刻多雷达系统中第i个雷达的第J(i)个量测来源于目标的事件，表示第i个雷达的测量全都来源于虚警。

6.根据权利要求1所述的多雷达系统中目标检测跟踪联合处理方法，其特征在于，步骤(11)中所述的目标跟踪航迹发散是指，在多雷达系统中，当目标不在多雷达系统的检测范围内时，目标跟踪的航迹就会发散。