[发明专利]一种MIMO-OTHR目标追踪轨迹的优化方法

说明书

本发明提供了一种MIMO‑OTHR目标追踪轨迹的优化方法：接收回波信号，并对所述回波信号进行中心化预处理；对经预处理后的回波信号进行降维白化处理，减小后续处理计算量；随机初始化解混矩阵，最大化接收信号及其估计值的互信息，利用随机梯度算法计算得到解混矩阵W；使用解混矩阵通过可逆非线性函数求得真实轨迹的估计量。本发明基于Informax算法的多模式追踪轨迹融合方法，将基于两层电离层模型的MIMO‑OTHR四种模式回波进行融合处理，在强干扰的情况下，改善雷达的目标追踪性能，效果优于现有的FastICA等追踪融合算法。

技术领域

本发明属于目标追踪技术领域，尤其涉及一种MIMO-OTHR目标追踪轨迹的优化方法。

背景技术

天波超视距雷达(Over The Horizon Radar,OTHR)的主要作用是对远距离的舰船、飞机、导弹等目标进行早期的预警监测，在一定的检测概率下，由于强大的电离层干扰和海面杂波的存在，会出现较大概率的虚警检测，即OTHR较一般的视距雷达来说出现误检测的概率更大。因此，在初次探测到目标后，根据上一时刻的检测情况，对当前时刻的目标运动轨迹进行匹配，排除掉那些明显不合理的检测点，是OTHR目标追踪理论的主要思想。相对于单个时刻的目标检测，目标追踪能够全面地展现目标在多个时刻的运动轨迹，且出现误追踪的概率较小，是OTHR进行早期预警监测的主要手段。

目前基于传统相控阵OTHR的目标追踪算法研究主要是基于两层电离层的。Pulford等人提出了多路径概率数据关联追踪算法(MPDA)，在传统的概率数据关联算法(PDA)的基础上，将单层电离层模型推广到两层结构，由于两层结构会产生四种不同模式(EE、EF、FE、FF)的回波，因此通过建立确认门和形成关联假设事件，并计算目标的置信度，从而找到最合理的目标运动轨迹。由于传统相控阵雷达的体制原因，多径回波并不能够在接收时通过DOA估计或者波束形成等方法进行区分，造成了在使用目标追踪算法时，需要对不同模式的回波进行区分，这耗费了大量的运算量。

而多入多出MIMO体制的OTHR可以向多个方向发射宽波束，在接收端可以形成窄波束，在不考虑传播延迟的情况下，对于不同的DOA和DOD，通过发射和接收分集在距离-方位图上能够清晰区分出四种模式回波，从而可以得到多个模式的追踪轨迹。再利用这些不同的轨迹，进行数据融合，得到的效果将优于传统的相控阵OTHR。现有的多层电离层航迹融合使用快速独立分量分析(FastICA)算法，在MIMO-OTHR系统中，可以将每一层电离层的干扰看作一个随机变量。令Y包含四个独立的信号，即目标真实运动轨迹，来自E层的干扰，来自F层的干扰，以及来自海面的杂波。这四个信号很明显都不是高斯信号，且接收回波数量通过匹配滤波后大于4。因此满足FastICA算法应用的三个条件，即：(1)源信号相互独立。(2)源信号最多只能有一个服从高斯分布。(3)回波信号数量要大于或等于源信号的数量。使用FastICA算法处理后的轨迹明显优于传统MPDA算法和未经融合的四种回波模式轨迹。

而本发明基于MIMO-OTHR的特点，提出了将Informax算法应用到目标追踪轨迹优化处理中，其原理是使输入信号和输出信号的互信息达到最大，从而将输出信号间的冗余信息去除。在存在电离层干扰和海面杂波的条件下，得到的效果明显优于MPDA算法和FastICA算法。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种MIMO-OTHR目标追踪轨迹的优化方法，将基于两层电离层模型的MIMO-OTHR四种模式回波进行融合处理，在强干扰的情况下，改善雷达的目标追踪性能，效果优于现有的FastICA等追踪融合算法。

为了达到以上目的，本发明采用的技术方案为：

本方案提供一种MIMO-OTHR目标追踪轨迹的优化方法，包括如下步骤：

S1、接收MIMO-OTHR的回波信号，并对所述回波信号进行中心化预处理；

S2、对经预处理后的回波信号进行降维和白化处理；