[发明专利]一种基于相位的动态规划检测前跟踪方法

说明书

技术领域

本发明涉及雷达目标检测跟踪技术，特别涉及复高斯背景下起伏微弱目标雷达检测跟踪技术。

背景技术

随着隐身技术的日趋成熟，飞机、导弹等目标的雷达截面积减小了一到两个数量级，同时包括直升机，小型无人机、低速飞行器等低空飞行的慢速小目标的大量军事运用，使得在机载火控、机载预警、地面情报、舰载雷达等各领域都面临到弱小目标探测难的问题。因此，对微弱目标的检测与跟踪成为雷达急需解决的技术问题。

动态规划检测前跟踪方法是一种有效的微弱目标检测跟踪方法，其对多帧雷达回波数据进行联合处理，通过积累目标航迹值函数对所有可能的航迹搜索，从而估计目标的真实状态。现有动态规划检测前跟踪方法目标航迹值函数有两种：(1)幅度；(2)包络对数似然比。这两种目标航迹值函数均未利用相位信息，相位信息的未利用使得目标检测跟踪性能下降，不利于微弱目标的检测跟踪。为提高对恒定幅度微弱目标的检测跟踪性能，Davey等人提出了基于复似然比的检测前跟踪方法，参见文献“S.～J.Davey,M.～G.Rutten,and B.～Cheung,``Using phase to improve track-before-detect,"IEEE Trans.Aerosp.Electron.Syst.,vol.48,no.1,pp.832-849,Jan.2012”，结果显示相位信息可以有效的提高对恒定幅度目标的检测跟踪性能。

然而真实目标的雷达截面积不可能用一个简单的常数。通常即使对于简单的目标，雷达截面积也是视线角、频率、计划的复杂函数。Swerling 3起伏目标模型为常用起伏目标模型，其表征雷达截面积概率密度函数为4°χ²分布的目标，为很多小散射体和一个强散射体的近似解，其中强散射体的雷达截面积等于小散射体雷达截面积和的倍。

发明内容

本发明的目的是针对现有动态规划检测前跟踪方法在跟踪Swerling 3起伏目标时存在的检测跟踪概率低的问题，改进设计了一种基于相位的动态规划检测前跟踪方法，利用相位信息提高对Swerling 3起伏微弱目标的检测跟踪性能及系统稳定性的目的。

本发明提供了一种基于相位的动态规划检测前跟踪方法，该方法包括：

步骤1：初始化系统参数包括：数据平面大小N_x×N_y，处理帧数K，状态转移数q，利用蒙特卡洛仿真实验计算出的门限V_T，目标点扩散函数h(x_k)，噪声平均功率σ_n，目标平均功率σ_t；

步骤2：对每一帧每个分辨单元进行目标航迹值函数赋值：每一帧每个分辨单元对应的目标航迹值函数为该分辨单元对应的复似然比；

步骤3、通过动态规划算法对前K帧中所有可能的目标航迹进行搜索，并记录各目标航迹在每帧对应的分辨单元的位置信息，将前K帧中属于同一目标航迹的分辨单元对应的目标航迹值函数进行叠加，得到该目标在第K帧的目标判定值；

步骤4、将第K帧每个目标判定值与设定的门限V_T进行比较，若高于门限，则认定该判定值对应分辨单元中有目标存在；若第K帧所有目标判定值都低于门限，则宣布目标不存在；

步骤5、如果步骤4认定目标存在，利用步骤3记录的该目标前K帧位置信息，恢复目标的航迹；

步骤6：虚假航迹删除：将步骤5中恢复得到的所有目标航迹进行对比，如果有多条航迹在某一帧具有相同位置，则将这些航迹中具有最大目标判定值的航迹作为真实目标航迹，删除其余航迹；

步骤7、输出目标航迹。

所述步骤2的具体步骤为：

步骤2.1、计算每一帧每个分辨单元对应的复似然比：对分辨单元(i,j)，假设其中包含目标，则目标状态为x_k＝[i,v_x,j,v_y]，其中目标的位置为(i,j)，目标的速度为(v_x,v_y)，则该分辨单元对应的复似然比为

其中

z_k(i,j)表示分辨单元(i,j)对应的