[发明专利]一种基于差分进化的多目标变数据率跟踪装置及其方法

说明书

本发明公开了一种基于差分进化的多目标变数据率跟踪装置及其方法。该方法包括：基于不敏滤波方法确定目标跟踪数据时间间隔上限；依据该目标跟踪数据时间间隔上限设置目标跟踪时间间隔集合；初始化种群，设置交叉概率因子以及迭代的代数，该种群依据当前目标跟踪个数和该目标跟踪时间间隔集合设置；依据掩模运算方法对该种群中每一个个体进行变异操作获得变异个体；对该个体以及该变异个体进行交叉操作产生后代交叉个体；采用一对一的贪婪筛，将子个体与相应的父个体进行比较，较优者保存到下一代，该子个体为该后代交叉个体，该父个体为与该后代交叉个体相对应的该个体；重复步骤四至步骤六直至迭代代数等于目标迭代代数。

技术领域

本发明涉及雷达技术领域中的一种跟踪装置及其跟踪方法，尤其涉及一种基于差分进化的多目标变数据率跟踪装置及其跟踪方法。

背景技术

相控阵雷达是一种以电子扫描代替机械扫描的先进目标探测与定位设备，由于采用计算机控制，因而具有灵活的多波束指向及驻留时间、可控的空间功率分配及时间资源分配等特点。这些特点决定了相控阵雷达能快速提供大空域、多批量目标的三坐标测量数据，同时也有较高的测量精度和分辨力。相控阵雷达有较强的抗干扰能力和多任务要求，在相控阵雷达其它指标中很难有依据相控阵雷达特点来概括相控阵雷达性能的指标，而数据率参数具有总体概括雷达性能、反映雷达各主要参数之间的关系的能力，把数据率参数作为衡量相控阵性能对其开发研制及性能评估具有极其重要的意义。

正确选定跟踪采样间隔时间对确保跟踪的连续性、可靠性和跟踪精度都有着重要的意义。受限于雷达系统的时间能量资源，要实现对更多批次目标的探测和跟踪，需要尽量提高相控阵雷达系统的时间能量资源利用率。为此，人们研究了各种系统资源自适应调度算法。针对多目标跟踪问题设计的自适应调整数据率的目标跟踪算法，应能根据目标不同运动状态，在满足跟踪精度要求的情况下，自适应选择合适的数据更新率，尽可能减少对每个目标的累计照射时间，以节省对单个目标进行跟踪所耗费的雷达系统资源。

文章(Adaptive variable update rate algorithm for tracking targetswith a phase array radar)利用滤波残差来确定采样周期，通过量测噪声方差与残差的比值，对下一时刻采样周期进行调整，当目标机动时，该算法可自适应地减小采样周期，但是当目标无机动状态时，目标采样周期会不断增大。文章(Minimum power requirementsfortracking)在考虑了目标机动特性的前提下，给出了跟踪方式下雷达所消耗的最小功率与目标跟踪精度、跟踪采样周期以及信噪比之间的函数关系。文章(On adaptive samplingfor multisensory tracking of a maneuvering target using IMM/PDA filtering)利用基于随机采样的采样间隔选择算法，对每一个候选采样间隔计算代价函数，在满足跟踪性能的情况下选择最大的采样间隔。文章(Tracking performance constrained MFRparameter control:applying constraints onprediction accuracy)综合考虑了驻留时间和采样间隔对跟踪性能的影响，并利用遗传算法对时间资源进行了优化。

上述算法虽然深入研究了雷达时间资源的调度算法，但这些算法多是在雷达资源充裕且是在单目标跟踪的情况下研究的。文章(基于协方差控制的相控阵雷达资源管理算法)研究了单传感器跟踪多目标的资源管理算法，分别采用了协方差偏差均值最小准则(F1准则)和最大协方差偏差最小准则(F2准则)确定下一采样时刻的跟踪目标，并使用矩阵的2－范数(M1度量)的结合作为矩阵度量方法，但该算法假设驻留时间足够大。

综上，目前的变数据率目标跟踪多是针对单目标，多目标变数据率跟踪算法较少，且普遍存在的缺点是算法在实际使用中存在实现复杂度、计算量与目标跟踪精度的矛盾。

发明内容