一種基于策略判決的自適應變結構雷達對海目標跟蹤方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于策略判決的自適應變結構雷達對海目標跟蹤方法。該方法針 對在港口，江河航道等復雜條件下目標的運動狀態(tài)進行判決，并根據(jù)判決結果自適應改變 跟蹤處理結構，實現(xiàn)目標穩(wěn)定跟蹤。
【背景技術】
[0002] 從80年代至今，我國沿海的航道運輸吞吐量由3億多噸增加到了 50億噸，船舶數(shù) 量急劇增加，為了更加有效地對船舶運動狀態(tài)進行監(jiān)管，越來越多的雷達設備被部署在港 口、碼頭以及航道附近。雷達設備可以通過電磁波的方式描述目標的有無和位置，但是要實 現(xiàn)對目標實施有效地監(jiān)管和持續(xù)跟蹤，必須通過目標跟蹤方法對雷達所有探測到的目標信 息進行處理并加以管理，以實現(xiàn)對監(jiān)管水域的連續(xù)可靠監(jiān)視跟蹤。
[0003] 在進行目標信息處理及監(jiān)視水域態(tài)勢管理時，由于目標密集，目標間的相互距離 通常低于雷達分辨率以及雷達隨機誤差，且關聯(lián)模糊的狀態(tài)一般會持續(xù)較長的時間，所以 必須充分考慮目標所處于的運動狀態(tài)及運動趨勢，準確地進行目標航跡和雷達點跡的關聯(lián) 分配，并運用適當?shù)哪Ｐ腿フ_估計目標的當前狀態(tài)以達到對海目標穩(wěn)定跟蹤的目的。本 發(fā)明充分考慮了可能影響到目標穩(wěn)定跟蹤的多種因素，克服了一般數(shù)據(jù)處理方法顧此失彼 的缺點，增強了方法的實用性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種基于策略判決的自適應變結構雷達對海目標跟蹤方 法。
[0005] 實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術解決方案為：通過網(wǎng)絡接收雷達傳感器輸出的目標點跡數(shù) 據(jù)，并建立點跡存儲數(shù)據(jù)結構，該數(shù)據(jù)結構分為三維，分別是方位、距離、時間。將點跡按照 方位、距離和時間信息存儲至相應的數(shù)據(jù)結構中。將已存在的目標航跡按照位置動態(tài)分組 的方法，將滿足分組位置門限的航跡目標編為一組。通過分析航跡分組的組內(nèi)目標個數(shù)計 算目標臨近區(qū)域內(nèi)的雷達航跡的相對拓撲位置矩陣。在每一個雷達掃描周期內(nèi)，將航跡分 組的結果與點跡存儲的數(shù)據(jù)結構進行關聯(lián)，并通過比較臨近雷達掃描周期內(nèi)點跡個數(shù)的變 化，估計當前周期點跡的狀態(tài)（包含雜波概率，目標分裂概率等）。根據(jù)對當前周期點跡狀 態(tài)的估計，完成雜波點跡的篩選以及分裂點跡的合并。將雷達航跡的相對拓撲位置矩陣、完 成當前周期估計處理的點跡存儲結構以及航跡目標的歷史關聯(lián)點跡和狀態(tài)信息挑選出來 存儲在一起，生成單目標航跡的態(tài)勢信息圖。
[0006] 依據(jù)態(tài)勢信息圖，通過判決函數(shù)對當前目標的狀態(tài)進行判斷，并輸出當前目標可 能存在的點航跡關聯(lián)策略和目標運動趨勢的估計。判決函數(shù)定義為：輸入數(shù)據(jù)為單目標航 跡的態(tài)勢信息圖，利用雷達航跡的相對拓撲位置矩陣確認目標當前為單目標跟蹤狀態(tài)或是 多目標跟蹤狀態(tài)，若是單目標狀態(tài)，則將目標當前的速度變化率，航向變化率，關聯(lián)點跡類 型作為三個維度生成目標當前的狀態(tài)向量，將該狀態(tài)向量與判決函數(shù)中利用離線數(shù)據(jù)生成 的幾種典型狀態(tài)（勻速直線運動、直線加速運動、直線減速運動、穿越靜物運動以及圓周運 動等）的狀態(tài)向量做相關性計算，根據(jù)相關性計算的結果選擇相應的目標狀態(tài)。若是多目 標狀態(tài)則首先根據(jù)目標及鄰近目標當前的航向、航速生成目標及鄰近目標的預測拓撲位置 矩陣，在完成目標的狀態(tài)相關性計算。最后依據(jù)目標狀態(tài)生成策略判決的輸出包含目標及 鄰近目標的預測拓撲位置矩陣、當前目標可能存在的點航跡關聯(lián)策略和目標運動趨勢的估 計。
[0007] 根據(jù)判決函數(shù)輸出的點航跡關聯(lián)策略，改變目標跟蹤結構，設計目標當前的關聯(lián) 波門大小和樣式，以求能夠正確地覆蓋目標當前存在的位置。在通過關聯(lián)波門獲取雷達點 跡后，根據(jù)目標及鄰近目標的拓撲位置矩陣，進行目標點航跡關聯(lián)分配。完成關聯(lián)分配之 后，根據(jù)目標運動趨勢的估計，確定當前目標的運動模型，并根據(jù)目標航跡數(shù)據(jù)中的速度信 息，改變目標跟蹤的數(shù)據(jù)更新率，以實現(xiàn)對海目標的跟蹤。
[0008] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，其顯著優(yōu)點為：
[0009] 本發(fā)明在現(xiàn)有技術的基礎上，對接收的雷達點跡數(shù)據(jù)和目標航跡數(shù)據(jù)進行分類， 利用完成分類的數(shù)據(jù)構建單目標的態(tài)勢信息圖，通過目標態(tài)勢信息圖與參考樣本的比對， 完成目標運動趨勢的估計，確定點航跡的關聯(lián)策略。在完成了目標相關狀態(tài)的估計之后， 根據(jù)估計結果自適應地調(diào)整點航跡的關聯(lián)策略、濾波運動學模型以及目標跟蹤的數(shù)據(jù)更新 率。
[0010] 本發(fā)明根據(jù)數(shù)據(jù)分析的結果，對目標的狀態(tài)進行估計，對目標所處的環(huán)境進行估 計，使得跟蹤方法中所用的關聯(lián)方式以及濾波模型與間隔和目標的實際情況更符合，以提 尚對海目標的跟蹤性能。
【附圖說明】
[0011] 圖1本發(fā)明基于策略判決的自適應變結構雷達目標跟蹤方法的結構圖。
[0012] 圖2目標相對拓撲位置示意圖。
[0013] 圖3策略判決的算法結構圖。
[0014] 圖4自適應變結構跟蹤方法結構圖。
【具體實施方式】
[0015] -種基于策略判決的自適應變結構雷達對海目標跟蹤結構如圖1所示。
[0016] (1)通過網(wǎng)絡接收雷達傳感器傳輸?shù)睦走_目標點跡，將點跡按照方位、距離和時間 分類放入設計好的數(shù)據(jù)結構中。三維點跡存儲的數(shù)據(jù)結構在方位上均勻劃分為64個扇區(qū)， 距離上劃分為l〇〇m/單元，時間上以一個雷達掃描周期/單元。在劃分單元時考慮，如果劃 分過粗，則計算復雜度上升，并且存在大量的重復計算。
[0017] (2)將已經(jīng)存在的目標航跡按照位置信息進行分組，分組的原則以目標之間的距 離為門限，該門限以對海目標跟蹤的實際場景中雷達分辨率折算至目標間相互距離的1. 5 倍為準，以連通聚類的方式篩選目標。并通過分析航跡分組的組內(nèi)目標個數(shù)計算目標臨近 區(qū)域內(nèi)的雷達航跡的相對拓撲位置矩陣。目標相對拓撲位置的示意圖如圖2所示。舉例說 明，兩個目標的相對位置分為圖2中的四種情況。
[0018] 情況 1 :
[0019] 當Disl>Dis2且Azil>Azi2,建立目標1、目標2的相對拓撲位置矩陣。
[0021] 情況 2:
[0022] 當Disl>Dis2且Azil〈Azi2,建立目標1、目