[发明专利]一种基于被动声呐方位历程图的多目标检测跟踪方法

说明书

一种基于被动声呐方位历程图的多目标检测跟踪方法,属于水下多目标跟踪技术领域。解决了现有水下目标跟踪方法跟踪性能差的问题。本发明采用跟踪波门对目标初始航迹进行筛选，获得真实目标航迹，并根据每个采样时刻每个真实目标跟踪波门内落入点迹的个数确定目标跟踪方法；若真实目标航迹相交，采用MHT算法对跟踪波门内量测形成假设事件，并计算假设事件的概率，获得目标的状态更新方程；若真实目标航迹不相交，采用PDA算法分别对每个目标的量测点迹进行处理，利用波门内所有量测点迹与目标的关联概率对量测点迹进行加权，得目标的状态更新方程，利用对应的目标状态更新方程与MPUKF滤波技术结合对目标方位进行跟踪。本发明适用于水下多目标跟踪。

技术领域

本发明属于水下多目标跟踪技术领域，具体涉及一种基于被动声呐方位历程图的多目标检测跟踪方法。

背景技术

随着人类对海洋的认识逐渐加深，各国都大力发展探索海洋领域，其中，水下目标的检测与跟踪是海洋防御战中的一项重要任务。被动声呐探测系统接收目标辐射出的噪声，经处理后提取目标方位等信息，再经过数据处理完成对目标的跟踪。由于在方位信息准确的情况下才可以对目标进行关联、定位与识别，所以水下目标纯方位跟踪技术在被动声呐探测系统中尤为重要。

目标检测是跟踪的条件，其目的是判断出目标是否存在，是为后续的跟踪提供数据来源。N-P准则是目标检测领域常用的检测准则，其思想为在虚警概率P_fa一定的条件下求得判决门限，使检测概率P_D达到最大值，在固定背景噪声强度下N-P准则可以达到最优检测性能，但存在不能适应变化的环境的问题。

数据关联是多目标跟踪中最复杂的问题，是实现多目标跟踪的基本前提。数据关联处理的正确与否直接影响跟踪性能和航迹质量，错误的数据关联会造成目标跟踪错误、目标跟踪丢失或跟踪滤波发散等情况。在理想条件下，MHT被认为是处理数据关联的最优方法，在跟踪系统中受到广泛的采用，但MHT会产生大量低概率假设事件，并存在大量排序操作。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有水下目标跟踪方法存在跟踪性能差的问题，提出了一种基于被动声呐方位历程图的多目标检测跟踪方法。

本发明所述的一种基于被动声呐方位历程图的多目标检测跟踪方法，包括：

步骤一、采用波束形成技术对声呐观测信号进行处理，获得多目标的方位历程图，利用所述多目标的方位历程图，将方位历程图中每个采样时刻的方位谱的极大值点作为检测单元，并获取每个检测单元的自适应噪声背景；

步骤二、利用N-P准则检测器，利用每个检测单元的自适应噪声背景，对检测单元进行检测，获得量测点迹，利用初始两个时刻的量测点迹，获取多个目标初始航迹；

步骤三、采用跟踪波门对多个目标初始航迹进行筛选，获得多个真实目标航迹，根据每个真实目标跟踪波门内当前采样点时刻落入量测点迹的个数确定目标跟踪的方法；

若真实目标跟踪波门内仅落入一个量测点迹，则采用MPUKF滤波器对跟踪波门内量测点迹滤波；实现目标方位检测跟踪；

若真实目标踪波门内落入多个点迹，判断跟踪波门是否相交，若是，则真实目标航迹相交，否则真实目标航迹不相交；

若真实目标航迹相交，采用MHT算法对跟踪波门内量测形成假设事件，并计算假设事件的概率，获得目标的状态更新方程；执行步骤四；

若真实目标航迹不相交，采用PDA算法分别对每个目标的量测点迹进行处理，利用波门内所有量测点迹与目标的关联概率对量测点迹进行加权，以加权和作为等效结果，获得目标的状态更新方程；执行步骤四；

步骤四、根据目标航迹是否相交，利用对应的目标状态更新方程与MPUKF滤波技术结合对目标方位进行跟踪；