[发明专利]一种基于成像策略的多传感器多目标定位方法

说明书

技术领域

本发明属于雷达组网系统中的多目标定位的技术领域，它特别涉及到了传感器网络下的多目标定位的技术领域。

背景技术

相比于传统的双站雷达，传感器网络能够在一个较大的空间范围获得目标的多个双站延时，这在军事侦察领域具有非常大的优势。利用这些延时，通过解算有关目标位置的非线性距离方程（原理上类似于GPS系统），我们能够在一个脉冲周期中定位目标，非常有利于跟踪任务。但是由于多目标，噪声以及杂波的存在，传感器网络必须在定位前分配包括噪声和杂波在内的不同目标的混合的延时，即完成目标和传感器之间的数据关联问题，从而创建正确的距离方程，这在实际处理中是一个极其复杂的任务。围绕上述多目标的数据关联的问题，一些大量精密的工作如联合概率数据关联（详见“XU Can，Li Zhi.Study on Joint Probability Denstiy Algorithm In Multi-Sensor Data Fusion，Computer Science and Automation Engineering(CSAE)，2012IEEE International Conference on vo1.3，May.2012，pp.:32-37”）等，不断的被探索。然而当目标的监视环境变得复杂，目标个数增多时，通过传统的数据关联算法来解决问题在计算量方面是非常棘手的。

发明内容：

为了克服传感器网络中多目标的数据关联问题，本发明提出了一种基于成像策略的多传感器多目标的定位方法，其特点是通过将传感器网络建模为一个二维稀疏阵，从而把基于传感器网络的多目标定位问题转变为成像问题，其中基于成像角度的多目标定位的示意图如图1所示；采用像BP算法（即后向投影算法）投影策略，用来解决繁杂的数据关联问题，其中BP算法的示意图如图2所示；通过贪婪算法搜寻三维图像的峰值，并利用剔除算法清除虚假目标定位多个目标；相对传统多目标定位方法，本发明能够在成像空间实现多目标定位，对目标的回波进行相参积累以提高信噪比，从而提高多目标定位的概率。

为了方便描述本发明的内容，首先作以下术语定义：

定义1、双站延时

由发射机发射信号开始计时，该信号经目标散射回接收机时终止计时，即发射机-目标-接收机，这段从发射到回波接收的时间即为该目标对此接收机的双站延时。双站延时可由安装在发射机和接收机上的GPS或者北斗定位系统同步得到。

定义2、双站距离

双站延时乘以光速所得到的距离差即为由发射机-目标-接收机的双站距离。

定义3、双站距离方程

假设附图1的原理图中目标位置为x，发射机位置为T接收机的数目为N，接收机的位置为r_i(i=1，２，…，N)，则信号从发射机经目标到达第i个接收机的距离为

||T-x||₂+||x-r_i||₂=v*τ_i

其中，i=1，２，…，N，v表示光速，*表示乘号，τ_i表示信号从发射机经目标到达第i个接收机的双站延时，||·||₂表示向量的2-范数，上式即为关于目标位置的双站距离方程。

定义4、距离单元编号

在雷达系统中，将雷达测距的范围划分成若干小的区域并将其编号，雷达根据目标回波信号落入的区域编号计算目标与雷达之间的距离。在此定位系统中，根据接收机所测得的各个目标的双站距离，结合距离向分辨率可得到各目标回波的量化编号。

定义5、合成孔径雷达反向投影算法

反向投影算法是基于匹配滤波原理的合成孔径雷达成像算法，其主要通过相干累加实现合成孔径雷达数据的聚焦成像。详细内容可参考文献:“Research on A novel fast back projection algorithm for strip map bistatic SAR imaging”，Huang Yulib等。

定义6、接收波门

接收的数据从起始时刻到终止时刻的最短时间长度，即发射信号从发射到接收的时间大于这一最短时间长度时才对数据进行接收，否则不接收数据，这一最短时间长度即为接收时间波门。与接收的时间波门对应的则有接收距离波门，即从发射到接收的路程大于某一最小的距离波门时接收数据，否则不接收数据，这一最小的距离波门即为接收距离波门。

定义7、地理空间

地理空间指目标及杂波、噪声等所在的实际的三维场景空间。