[发明专利]多目标跟踪的集中式MIMO雷达自适应资源管理方法

说明书

本发明属于雷达目标跟踪领域，具体涉及多目标跟踪的集中式MIMO雷达自适应资源管理方法。本发明综合考虑目标检测与目标跟踪，在保证目标正常检测的条件下考虑通过自适应发射波形参数提升跟踪精度。在求解相关算法时，首先通过目标成功照射限制和目标有效检测概率限制选择可行子阵划分、采样周期、被照射目标集和波束指向参数对，自适应分配雷达系统资源；然后联合发射波形参数，形成可行子阵划分、采样周期、被照射目标集、波束指向和发射波形参数组合；最后根据目标函数最小化原则来选则最优子阵划分、采样周期、被照射目标集、波束指向和发射波形参数组合。

技术领域

本发明属于雷达目标跟踪领域，具体涉及一种多目标跟踪的集中式MIMO雷达自适应资源管理方法。

背景技术

MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)雷达是21世纪初出现的一种新型雷达体制，MIMO雷达是目前研究和发展的一个热点。根据发射和接收天线各单元的间距大小,可以将MIMO雷达分为分布式MIMO雷达和集中式MIMO雷达两类。

在分布式MIMO雷达中，发射天线之间的距离很远，该结构使得分布式MIMO雷达在实际应用中存在多站同步、信道矩阵估计方面的困难。集中式MIMO雷达是传统相控阵雷达的扩展，其系统结构是更具实际应用价值。集中式MIMO雷达的收发天线各单元相距较近,各个天线单元对目标的视角近似相同,且每个阵元可以发射相互正交的信号波形,从而获得波形分集,形成不同于传统相控阵的窄波束，而是更宽的低增益波束，从而不同的目标可能被一个宽发射波束同时照射。相对于传统相控阵雷达，在集中式MIMO雷达中，其资源管理的自由度更大，通过控制子阵划分个数，可实现系统资源在空域的有效分配。

雷达资源管理起源于相控阵雷达，其主要目的是通过自适应工作参数，使雷达的有限资源得到合理分配，从而更好地跟踪目标。对于自适应采样周期，传统方法是通过使预测误差协方差小于门限实现对采样周期的控制；对于自适应发射波形参数，考虑到发射波形参数对量测协方差矩阵的影响，传统方法是通过最小化量测协方差矩阵来选取。上面仅针对相控阵雷达，在MIMO雷达资源管理方面，严俊坤等人考虑在消耗完雷达系统资源量和一个波束只照射一个目标的情况下，实现提高跟踪效果最差的目标的跟踪精度，最终实现多目标整体跟踪精度最大程度的提高。然而在实际的系统中，在保证正常目标跟踪的情况下最小化资源量更有价值。目前，对于集中式MIMO雷达的多目标跟踪资源管理方法中，并未综合考虑目标检测与目标跟踪，只是考虑系统资源量的合理分配或者只是考虑跟踪精度的改善。只有综合考虑系统资源和目标跟踪精度，才能实现雷达系统对多目标的高性能跟踪。

发明内容

针对上述存在的问题或不足，为实现集中式MIMO雷达资源管理在多目标跟踪过程中的高效分配与跟踪精度的提升，本发明提供了多目标跟踪的集中式MIMO雷达自适应资源管理方法。

具体技术方案为：

步骤1：设集中式MIMO雷达总的阵元数为M，则其可能划分的子阵个数为k_j＝2^j-1，j＝1,2,…,(log₂M+1)；设当前时刻为t_r-1，t_r-1之前所有目标的状态为其中t_r-1(i)为第i个目标的更新时刻，且t_r-1(i)≤t_r-1，；为第i个目标在t_r-1(i)的状态向量，P_i(t_r-1(i))为第i个目标的在t_r-1(i)时刻的状态误差协方差矩阵；下一时刻t_r的采样周期T＝t_r-t_r-1，T从预设的采样周期集合中选取；设总的目标数是D，各目标分别被标记为1,2,…,D，可能的被照射目标集从集合Q＝{{0},{1},…,{D},{1,2},…,{D-1,D},…,{1,2,…,D}}中选取，集合的大小为发射波形参数λ和b是可自适应变化的，λ表示波形的持续时间，b表示调频斜率。