一種分布式外輻射源雷達(dá)組網(wǎng)探測(cè)的航跡融合方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于雷達(dá)信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種分布式外輻射源雷達(dá)組網(wǎng)探測(cè)的航 跡融合方法，進(jìn)一步涉及一種基于交互式多模型（IMM)算法的分布式外輻射源雷達(dá)組網(wǎng)探 測(cè)的航跡融合方法，用于在分布式外輻射源雷達(dá)組網(wǎng)探測(cè)中對(duì)目標(biāo)進(jìn)行航跡融合。
【背景技術(shù)】
[0002] 外輻射源雷達(dá)指的是一種本身不發(fā)射電磁波，而利用非合作照射源對(duì)目標(biāo)進(jìn)行探 測(cè)、定位和跟蹤的新體制雷達(dá)，因?yàn)槠浒l(fā)射源的信號(hào)波形和信號(hào)功率不受控，且輻射源的空 間分布和覆蓋范圍受限，這就導(dǎo)致單站外輻射源雷達(dá)的觀測(cè)信息中包含較多的雜波和虛 警，所探測(cè)的目標(biāo)信息的置信度低。伴隨著近年來(lái)通信技術(shù)的發(fā)展，各雷達(dá)站點(diǎn)間實(shí)時(shí)通信 成為了可能，由此推進(jìn)了利用多站外輻射源雷達(dá)的觀測(cè)信息，通過(guò)時(shí)間和空間的信息融合， 來(lái)改善多目標(biāo)定位和跟蹤性能的分布式外輻射源雷達(dá)組網(wǎng)探測(cè)的發(fā)展。目前各種體制雷 達(dá)所采用的多站組網(wǎng)探測(cè)主要包括三種結(jié)構(gòu)：第一種是雷達(dá)各分布站點(diǎn)分別探測(cè)目標(biāo)信息 (距離和多普勒等），但各站點(diǎn)不具備解析目標(biāo)狀態(tài)（目標(biāo)位置和速度等）的能力，只是把 探測(cè)到的目標(biāo)信息傳送到融合中心，由融合中心來(lái)解析目標(biāo)狀態(tài)，這種架構(gòu)稱為集中式雷 達(dá)組網(wǎng)探測(cè)；第二種是雷達(dá)各分布站點(diǎn)不但能探測(cè)目標(biāo)信息，同時(shí)各站點(diǎn)能夠根據(jù)各自的 探測(cè)信息解析目標(biāo)狀態(tài)，然后將解析的目標(biāo)狀態(tài)傳送到融合中心，在融合中心進(jìn)行目標(biāo)狀 態(tài)的融合，這種結(jié)構(gòu)稱為分布式雷達(dá)組網(wǎng)探測(cè)；第三種是雷達(dá)各分布站點(diǎn)中只有部分站點(diǎn) 同時(shí)具備目標(biāo)信息探測(cè)和目標(biāo)狀態(tài)解析的能力，其余站點(diǎn)只能探測(cè)目標(biāo)信息，具備目標(biāo)狀 態(tài)解析能力的站點(diǎn)將目標(biāo)狀態(tài)傳送到融合中心，只具備探測(cè)能力的站點(diǎn)將探測(cè)到的目標(biāo)信 息傳送到融合中心，在融合中心站點(diǎn)完成目標(biāo)信息和目標(biāo)狀態(tài)的融合，這種結(jié)構(gòu)稱為混合 式雷達(dá)組網(wǎng)探測(cè)。在上述三種結(jié)構(gòu)中，分布式雷達(dá)組網(wǎng)探測(cè)相比于集中式雷達(dá)組網(wǎng)探測(cè)具 有傳送信息量少，通信帶寬窄的優(yōu)勢(shì)；同時(shí)，分布式雷達(dá)組網(wǎng)探測(cè)相比于混合式雷達(dá)組網(wǎng)探 測(cè)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉的優(yōu)勢(shì)，因此，分布式雷達(dá)組網(wǎng)探測(cè)在外輻射源雷達(dá)組網(wǎng)探測(cè)中 得到了較為廣泛的應(yīng)用。
[0003] 分布式外輻射源雷達(dá)組網(wǎng)探測(cè)在融合中心進(jìn)行目標(biāo)狀態(tài)融合時(shí)，較常見(jiàn)的是進(jìn)行 目標(biāo)航跡的融合，即對(duì)各站點(diǎn)針對(duì)同一目標(biāo)局部解析形成的航跡進(jìn)行融合。目前實(shí)踐中采 用的航跡融合算法通常是按照一定的融合準(zhǔn)則對(duì)各站點(diǎn)傳送過(guò)來(lái)的目標(biāo)狀態(tài)進(jìn)行加權(quán)，將 加權(quán)的結(jié)果作為最終的目標(biāo)航跡融合的結(jié)果。這樣的加權(quán)融合，由于未考慮各站點(diǎn)對(duì)目標(biāo) 進(jìn)行局部解析時(shí)因運(yùn)動(dòng)模型單一引入的模型誤差，從而導(dǎo)致該模型誤差仍然保留在目標(biāo)航 跡融合的結(jié)果中，造成了航跡融合精度的下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)上述已有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提出一種分布式外輻射源雷達(dá)組網(wǎng) 探測(cè)的航跡融合方法，該方法提出基于IMM算法對(duì)加權(quán)融合后的航跡進(jìn)行濾波，即通過(guò)多 模型交互轉(zhuǎn)換更加精確地得到目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)模型；本發(fā)明方法能夠克服分布式外輻射源雷達(dá) 組網(wǎng)探測(cè)中融合中心未考慮分布站點(diǎn)的模型誤差而造成的融合航跡精度差的缺點(diǎn)，因而能 夠提高對(duì)目標(biāo)航跡融合的精度。
[0005] 為達(dá)到上述技術(shù)目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。
[0006] -種分布式外輻射源雷達(dá)組網(wǎng)探測(cè)的航跡融合方法，其特征在于，包括以下步 驟：
[0007] 步驟1，外輻射源雷達(dá)各分布站點(diǎn)分別探測(cè)當(dāng)前時(shí)刻的目標(biāo)信息，并分別解析得到 各分布站點(diǎn)對(duì)應(yīng)的當(dāng)前時(shí)刻的目標(biāo)狀態(tài)，外輻射源雷達(dá)各分布站點(diǎn)獲得其對(duì)應(yīng)的當(dāng)前時(shí)刻 的局部航跡，該局部航跡包含狀態(tài)向量和協(xié)方差矩陣；外輻射源雷達(dá)各分布站點(diǎn)將獲得的 各個(gè)當(dāng)前時(shí)刻的局部航跡傳送到融合中心；
[0008] 步驟2,融合中心根據(jù)外輻射源雷達(dá)每個(gè)分布站點(diǎn)傳送過(guò)來(lái)的對(duì)應(yīng)的當(dāng)前時(shí)刻的 局部航跡中所包含的狀態(tài)向量和協(xié)方差矩陣，判斷外輻射源雷達(dá)各分布站點(diǎn)的各個(gè)當(dāng)前時(shí) 刻的局部航跡是否來(lái)自于同一目標(biāo)，對(duì)所有來(lái)自于同一目標(biāo)的外輻射源雷達(dá)分布站點(diǎn)的當(dāng) 前時(shí)刻的局部航跡進(jìn)行加權(quán)融合，得到當(dāng)前時(shí)刻的加權(quán)融合后的航跡，該當(dāng)前時(shí)刻的加權(quán) 融合后的航跡包含當(dāng)前時(shí)刻的融合狀態(tài)向量和當(dāng)前時(shí)刻的融合協(xié)方差矩陣；
[0009] 步驟3,在融合中心設(shè)置IMM濾波器，對(duì)步驟2所述當(dāng)前時(shí)刻的加權(quán)融合后的航跡 進(jìn)行I麗濾波，計(jì)算得到當(dāng)前時(shí)刻I麗濾波的交互輸出狀態(tài)向量和交互輸出協(xié)方差矩陣；
[0010] 步驟4,如果外輻射源雷達(dá)各分布站點(diǎn)繼續(xù)跟蹤目標(biāo)，則令當(dāng)前時(shí)刻增加1，返回 步驟1 ;否則，IMM濾波結(jié)束，保存步驟3所得當(dāng)前時(shí)刻IMM濾波的交互輸出狀態(tài)向量和交互 輸出協(xié)方差矩陣。
[0011] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0012] 第一，本發(fā)明在融合中心基于1麗算法對(duì)加權(quán)融合后的航跡進(jìn)行濾波，在濾波過(guò) 程中將目標(biāo)運(yùn)動(dòng)模型設(shè)定為多種運(yùn)動(dòng)模型的疊加，從而減小了外輻射源雷達(dá)各分布站點(diǎn) 在局部濾波時(shí)因?yàn)槭褂脝我荒繕?biāo)運(yùn)動(dòng)模型而引入的模型誤差，提高了對(duì)目標(biāo)航跡融合的精 度；
[0013] 第二，本發(fā)明在融合中心設(shè)置1麗濾波器，避免了在外輻射源雷達(dá)各分布站點(diǎn)同 時(shí)使用MM濾波器，減少了濾波器的個(gè)數(shù)，從而減少了運(yùn)算量，并加快了運(yùn)算速度，節(jié)省了 存儲(chǔ)空間；同時(shí)本發(fā)明可根據(jù)實(shí)際需要在融合中心增加或減少目標(biāo)運(yùn)動(dòng)模型的個(gè)數(shù)，而不 需要改變?nèi)诤现行牡腎MM濾波器的結(jié)構(gòu)，可移植性強(qiáng)；
[0014] 第三，本發(fā)明方法使得分布式外輻射源雷達(dá)組網(wǎng)探測(cè)的整體結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單，造價(jià) 低廉，應(yīng)用面廣。
【附圖說(shuō)明】
[0015] 下面結(jié)合【附圖說(shuō)明】和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0016] 圖1為本發(fā)明的I麗濾波的數(shù)據(jù)流向圖；
[0017] 圖2為兩種方法所得的目標(biāo)航跡沿X方向的航跡精度對(duì)比圖；
[0018] 圖3為兩種方法所得的目標(biāo)航跡沿X方向的航跡精度對(duì)比圖；
[0019] 圖4為實(shí)測(cè)實(shí)驗(yàn)的航跡誤差圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 參照?qǐng)D1，本發(fā)明的一種分布式外輻射源雷達(dá)組網(wǎng)探測(cè)的航跡融合方法，包括以下 具體步驟：
[0021 ] 步驟1，外輻射源雷達(dá)各分布站點(diǎn)分別探測(cè)當(dāng)前時(shí)刻的目標(biāo)信息，并分別解析得到 各分布站點(diǎn)對(duì)應(yīng)的當(dāng)前時(shí)刻的目標(biāo)狀態(tài)，外輻射源雷達(dá)各分布站點(diǎn)獲得其對(duì)應(yīng)的當(dāng)前時(shí)刻 的局部航跡，該局部航跡包含狀態(tài)向量和協(xié)方差矩陣；外輻射源雷達(dá)各分布站點(diǎn)將獲得的 各個(gè)當(dāng)前時(shí)刻的局部航跡傳送到融合中心。
[0022] 步驟2,融合中心根據(jù)外輻射源雷達(dá)每個(gè)分布站點(diǎn)傳送過(guò)來(lái)的對(duì)應(yīng)的當(dāng)前時(shí)刻的 局部航跡中所包含的狀態(tài)向量和協(xié)方差矩陣，判斷外輻射源雷達(dá)各分布站點(diǎn)的各個(gè)當(dāng)前時(shí) 刻的局部航跡是否來(lái)自于同一目標(biāo)，對(duì)所有來(lái)自于同一目標(biāo)的外輻射源雷達(dá)分布站點(diǎn)的當(dāng) 前時(shí)刻的局部航跡進(jìn)行加權(quán)融合，得到當(dāng)前時(shí)刻的加權(quán)融合后的航跡，該當(dāng)前時(shí)刻的加權(quán) 融合后的航跡包含當(dāng)前時(shí)刻的融合狀態(tài)向量和當(dāng)前時(shí)刻的融合協(xié)方差矩陣；
[0023] 步驟2的具體子步驟為：
[0024] 2. 1按照Singer-Kanyuck算法判斷外福射源雷達(dá)各分布站點(diǎn)的各個(gè)當(dāng)前時(shí)刻的 局部航跡是否來(lái)自于同一目標(biāo)；
[0025] 2. 2對(duì)步驟2. 1中所有判斷為來(lái)自于同一目標(biāo)的外輻射源雷達(dá)分布站點(diǎn)的各個(gè)當(dāng) 前時(shí)刻的局部航跡按照Bar-Shalom-Campo算法進(jìn)行加權(quán)融合，得到當(dāng)前時(shí)刻的加權(quán)融合 后的航跡，該當(dāng)前時(shí)刻的加權(quán)融合后的航跡包括：當(dāng)前時(shí)刻的融合狀態(tài)向量、當(dāng)前時(shí)刻的融 合協(xié)方差矩陣；將當(dāng)前時(shí)刻記為k時(shí)刻，當(dāng)前時(shí)刻的融合狀態(tài)向量記為卟1/〇，當(dāng)前時(shí)刻 的融合協(xié)方差矩陣記為Pi (A' I A )
[0026] 步驟3,在融合中心設(shè)置IMM濾波器，對(duì)步驟2所述