雷达目标航迹起始算法研究文献综述

 2022-11-26 07:11

文 献 综 述

研究背景

随着科技的发展,雷达数据处理成为雷达整体中很重要的一部分,对于雷达起始算法要求及正确性的要求越来越高。雷达航迹被定义为以同一个目标对应的量测的集合为依据从而估计得到的目标运动状态行程的轨迹。在雷达数据处理中航迹起始是整个雷达数据处理的关键部分,也是多目标跟踪的首要问题,其起始航迹的正确性是减少多目标跟踪固有的组合爆炸所带来的计算负担的有效措施[1] 。

航迹起始指的是从待检测目标到达雷达检测区并被雷达所捕捉开始,到建立该目标航迹的过程。它是一种建立新的目标档案的决策方法,主要包括暂时航迹形成、航迹初始化和航迹确定三个方面。即用雷达开始的几个扫描周期内的观测量,进行“点-点”数据关联从而形成暂时航迹并且在经过有限步的确认及滤波后报告航迹起始,最终形成可靠航迹[2] 。如果航迹起始不正确将导致待跟踪的目标的丢失从而无法实现目标跟踪。

通常评判一个航迹起始方法的指标为航迹起始概率和航迹虚警概率,其中航迹起始概率指的是起始的正确航迹个数与实际的目标航迹个数的比率、航迹虚警概率指的是形成虚假的航迹概率。航迹起始需要综合考虑快速航迹起始和航迹起始积累的问题,同时还要防止由于存在不可避免的假航迹而建立起假航迹。虚假航迹不仅会在很大程度上降低航迹数据的置信度而且会耗费一定的时间。而由于航迹积累时间越长,真实航迹起始的滞后时间也越长,因此一个好的航迹起始方法要选取合适的建立真实航迹所需要的扫描次数,并且应该在快速起始航迹的能力与产生虚假航迹之间选取一个最佳折中。

国内外研究现状

关于雷达航迹起始问题,国内外目前已经积累了很多参考文献,但大都集中于单传感器的情况,对多传感器的航迹起始问题研究相对较少。在众多的研究著作中,工程中应用的主要是直观法和逻辑法,同时似然、后验、检测、虚警概率的方法会作为理论与方法

的研讨,通过和直观法、逻辑法的对比可以深知问题的复杂程度,但是这些方法在工程上应用得不多。

目前,现有的航迹起始算法可分为顺序处理技术和批处理技术两大类[3] 。通常,顺

序数据处理技术适用于弱杂波环境中的航迹起始,主要包括启发式规则方法和基于逻辑方法;而批处理技术对于强杂波环境下目标的航迹具有较好的效果,但其代价是增加计算的负担。其中有一些修正的方法,例如多普勒雷达修正逻辑起始算法[4] 、快速霍夫变换的雷达航迹起始方法[5] 等。其中常用的航迹起始算法主要包括直观法[6-7]、逻辑法[9]、霍夫变换法[10-11]、N维分配法[12]、极大似然法[13-14]等。

2.1 直观法

直观法是一种确定性较为粗糙但在没有真假目标先验信息的情况下仍可以使用的 方法,航迹的确定条件最为简单:当测得的或估计的速度大于某最小值而小于某最大值且这种速度约束形成的相关波门适合于第一次扫描得到的量测和后续扫描的自由量测; 测得的或估计的加速度的绝对值小于最大加速度。当多次扫描后的部分观测值满足上述条件时,则认定应起始一条航迹,且如果存在不止一个回波则用加速度最小的那个回波来形成新的航迹。

2.2 逻辑法

逻辑法对整个航迹处理过程都使用,涉及雷达连续扫描期间接收到的顺序观测值的处理,当时间窗里的检测数达到指定门限时就生成一条成功的航迹,否则就把时间窗向增加时间的方向移动一次扫描时间。

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