CN103235289A - 雷达双波门两步分支预测航迹跟踪方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于雷达数据处理领域的内容，特涉及雷达双波门两步分支预测航迹跟踪方法。本发明采用“正常波门”、“机动波门”两种波门，即双波门方法跟踪目标，同时也采用两步分支预测，对航迹的正确走向做出正确判定。本发明一方面解决了探测的目标在复杂背景下发生暂消时，数据处理容易出现跟踪偏差这一问题，能提高复杂电磁环境下目标跟踪的准确性，减少目标错误跟踪的概率，保证了复杂背景下目标的连续跟踪；另一方面解决了探测的目标发生机动时，数据处理不容易连续跟踪这一问题，能提高数据处理对机动目标的连续跟踪性能，减少了雷达操作员的人工干预的工作量。

Description

雷达双波门两步分支预测航迹跟踪方法

技术领域

本发明属于雷达数据处理领域的内容，特涉及雷达双波门两步分支预测航迹跟踪方法。 

背景技术

雷达数据处理系统一般采用卡尔曼滤波方式进行航迹处理，先在波门内选取最相关点迹，然后根据相关点迹进行滤波、外推，并据此计算出目标的位置和速度等信息。常用的卡尔曼滤波波门有“正常波门”、“机动波门”两种，目前雷达设计中常常只选用其中一种波门进行点迹相关，即采用单波门设计方法。 

相对于“机动波门”这一单波门设计方法而言，在复杂的电磁环境和气象环境下，单纯的卡尔曼滤波往往会导致航迹的误跟踪。因为在雷达的威力范围对目标的内发现概率并不是100%（以警戒雷达为例是0.5），即允许一定概率不发现目标（以警戒雷达为例也是0.5）。这样，当真实目标没有检测到时，航迹可能跟踪到“机动波门”内的噪声剩余、杂波剩余或者其它目标上，从而导致误跟踪现象的产生。因为这一现象，需要在设计中考虑，当错误跟踪产生后如何在一定的概率上纠正错误。 

相对于“正常波门”这一单波门设计方法而言，当目标发生机动后，真实目标可能并不出现在“正常波门”内，这样可能导致不能连续跟踪目标，从而导致跟踪的目标丢失。因为这一现象，需要设计中考虑，当目标发生机动时，如何保证机动目标的连续跟踪。 

发明内容

针对背景技术的不足，本发明同时采用“正常波门”、“机动波门” 两种波门，即双波门方法跟踪目标，同时也采用两步分支预测，对航迹的正确走向做出正确判定。本发明一方面解决了探测的目标在复杂背景下发生暂消时，数据处理容易出现跟踪偏差这一问题，能提高复杂电磁环境下目标跟踪的准确性，减少目标错误跟踪的概率，保证了复杂背景下目标的连续跟踪；另一方面解决了探测的目标发生机动时，数据处理不容易连续跟踪这一问题，能提高数据处理对机动目标的连续跟踪性能，减少了雷达操作员的人工干预的工作量。 

本发明的技术方案是：雷达双波门两步分支预测航迹跟踪方法，包括以下步骤： 

步骤一、同时建立两种波门，根据两种波门中的相关点迹的分布，确定是否建立航迹分支；对需要建立航迹分支的情况，做出分支标记，同时启动“分支预测”过程;

步骤二、启动了“分支预测”后，根据后续第一帧、第二帧的观测点信息及其与各航迹分支的相关性能，对正常的航迹分支进行正确判定。

本发明的优点在于：本发明的方法条理清晰、运算量小、效果明显，在工程上利于实施。当发生“分支”情况时，如直接认为目标发生机动而不进行分支时，在密集杂波背景下很有可能与杂波剩余相关而产生错误跟踪的现象；如果不进行“分支预测”，则有可能导致对机动目标不能连续跟踪。使用两步分支预测方法，能很好的解决这两种情况下的跟踪问题。 

附图说明

图1：启动目标“分支预测”的逻辑及流程。 

图2：t5时刻在预测位置e点没有发现，h点发现，建立航迹分支。 

图3：两步分支预测处理流程。 

图4：t6时刻仅“支航迹”相关，判定“支航迹”为正确航迹。 

图5：t7时刻仅“支航迹”相关，判定“支航迹”为正确航迹。 

图6：两个时刻，两个分支均不相关，取消“支航迹”，结束。 

图7：t6时刻仅“源航迹”相关，判定“源航迹”为正确航迹。 

图8：t7时刻仅“源航迹”相关，判定“源航迹”为正确航迹。 

图9：t6时刻两个分支均相关，判定相关性高的航迹为正确航迹。 

图10：仅t7时刻两个分支均相关，判定相关性高的航迹为正确航迹。 

具体实施方式

本发明名词解释： 

“正常波门”：目标正常运行（未发生机动）时，应该出现的空域。

“机动波门”：目标发生机动时，应该出现的空域。 

源航迹：目标沿预测点的航迹走向运行时的轨迹定义为源航迹。 

支航迹：目标沿建立的分支走向运行时的航迹定义为支航迹。 

相关性：航迹跟踪过程中，航迹与某点迹的关联的程度，关联程度越大，表明点迹是航迹正确观测点的可能性越高，也叫相关性越好。 

相关值：定量反映航迹与某点迹相关性的数值；由航迹空间位置、航迹运动参数、航迹预测波门、点迹的空间位置等综合决定。相关值越大，表明相关性越好。 

以下结合附图和实施例对本发明进一步说明。 

如图2所示，t1时刻至t4时刻雷达对一目标在稳定跟踪，在t5时刻，“正常波门”内没有出现相关点迹“e”，但是在“机动波门”内存在一点“h”。此时有两种可能，第一种可能是该“h”点为目标真实点，但并不在“正常波门”内，即目标发生了机动；第二种可能是目标暂消，“h” 是干扰信号点，但落入“机动波门”内。 

为便于描述，对后续的各图的说明如下： 

图1描述的是启动目标“分支预测”的逻辑及流程；

图2描述的是启动目标“分支预测”的输入条件；即航迹在t5时刻，“正常波门”内没有相关点迹、“机动波门”有相关点迹；这时需要启动“分支预测”方法，建立分支航迹；

图3描述的是两步分支预测的流程；

图4、图5表示可以判定为“支航迹”的状态点迹分布状态；

图6、图7、图8表示可以判定为“源航迹”的状态点迹分布状态；

图9、图10表示需要通过相关程度去判定“源航迹”、“支航迹”哪个更合理的点迹分布状态；

本发明的雷达双波门两步分支预测航迹跟踪方法主要步骤如下：

步骤一：根据目标运行情况及雷达设定的双波门，确定是否启动目标“分支预测”，其启动的判断逻辑参考图1，启动条件如图2所示。

a）当目标航迹有点迹相关时，相关概率与机动波门相比较，当大于“正常波门”、小于“机动波门”时，判定目标有可能发生了发生机动，对此种情况需要作出机动分支标记；当小于“正常波门”时，表明目标未发生机动，不需要进行机动分支标记； 

b）对已经处于“分支预测”的目标，不允许根据a）的方式进行机动分支标记；即在已经建立了“分支预测”后，又出现 a）情况，则该相关的点迹应忽略，不予相关标记；

c）经过上述a）、b）的分析，如果航迹不处于“分支预测”过程中，对具备机动分支标记的情况，则建立航迹分支，启动“分支预测”过程。

步骤二：建立分支航迹后，继续根据目标运行情况及雷达设定的双波门，进行两步分支预测与判定，判定逻辑与流程参考图3至图10。 

 1）启动“分支预测”后，当航迹第一次更新时，进行“第一步分支预测”，判定“源航迹”和“支航迹”是否均未相关上点迹。出现图4所示情况，则判“支航迹”为正确目标航迹；出现图5所示情况，则判“源航迹”为正确目标航迹；其余情况，留待“第二步分支预测”进行判断。 

以列表形式描述如下： 

2）启动“分支预测”后，当航迹第二次更新时，进行“第二步分支预测”。可有三种判决情况，第一，如源航迹、支航迹都未能与点迹相关，则判定源航迹为正确目标航迹，取消“支航迹”（“分支预测”结束）；第二，如源航迹、支航迹都能与点迹相关，则视相关性值大的航迹为正确的目标航迹；第三，如源航迹、支航迹只有一种能与点迹相关，则视该相关点迹对应的航迹为正确的目标航迹。

以列表形式描述如下： 

本方法通过双波门两步分支预测方法，当上述情况发生时，先根据双波门形成航迹分支，随后通过两步分支预测方法对航迹的分支进行后续分析，通过两步逻辑判断，对航迹的走向进行准确判断，能很好的解决上述两种问题。

Claims (4)

1.雷达双波门两步分支预测航迹跟踪方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一、同时建立两种波门，根据两种波门中的相关点迹的分布，确定是否建立航迹分支；对需要建立航迹分支的情况，做出分支标记，同时启动“分支预测”过程;

步骤二、启动了“分支预测”后，根据后续第一帧、第二帧的观测点信息及其与各航迹分支的相关性能，对正常的航迹分支进行正确判定。

2.如权利要求1所述的雷达双波门两步分支预测航迹跟踪方法，其特征在于：步骤一中是否建立航迹分支的具体分下面三个步骤：

a、当目标航迹有点迹相关时，相关概率与机动波门相比较，当大于“正常波门”、小于“机动波门”时，判定目标有可能发生了发生机动，对此种情况需要作出机动分支标记；当小于“正常波门”时，表明目标未发生机动，不需要进行机动分支标记；

b、对已经处于“分支预测”的目标，不允许根据a的方式进行机动分支标记；即在已经建立了“分支预测”后，又出现 a情况，则该相关的点迹应忽略，不予相关标记；

c、经过上述a、b的分析，如果航迹不处于“分支预测”过程中，对具备机动分支标记的情况，则建立航迹分支，启动“分支预测”过程。

3.如权利要求1所述的雷达双波门两步分支预测航迹跟踪方法，其特征在于：所述步骤二中第一帧判断准则为：

。

4. 如权利要求1、2或3所述的雷达双波门两步分支预测航迹跟踪方法，其特征在于：所述步骤二中第二帧判断准则为：

。

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