一種多雷達點跡融合方法技術

本發明專利技術屬于多雷達組網的點跡融合技術領域，尤其涉及一種多雷達點跡融合方法，包括：(1)接收多個雷達測量數據，進行空間配準，統一測量坐標系；(2)判斷是否都包含目標多普勒速度信息，是則轉(3)，否則轉(6)；(3)時間配準；(4)進行點跡相關、點跡融合，得到融合后的點跡信息；(5)利用融合后的點跡信息與已形成的航跡進行航跡關聯、濾波更新，轉(7)；(6)將數據按時間排序，利用排序后的數據依次對已形成的航跡進行航跡關聯、濾波更新；(7)利用沒有參與航跡關聯的雷達數據進行航跡起始；(8)輸出航跡結果。本發明專利技術提出的上述多雷達點跡融合方法有利于提高目標的發現距離、提高跟蹤精度及機動目標的跟蹤性能。

Multi radar point trace fusion method

The invention belongs to the technical field of radar network fusion plot, especially relates to a method of multi radar track fusion, including: (1) receiving a plurality of radar measurement data, spatial registration, unified coordinate system; (2) to determine whether the target contains all Doppler velocity information is transferred (3) otherwise, turn (6); (3) the time of registration; (4) point track correlation, track fusion, point trace information fusion; (5) using the fused track information and track has been formed to track association and filter updates, turn (7); (6) the according to the time sequence data, in order to track has been formed by the track association and filter are updated by the sorted data; (7) track initiation with radar data did not participate in the track association; (8) the output track results. The multi radar spot fusion method proposed by the invention can improve the detection distance of the target, improve the tracking accuracy and the tracking performance of the maneuvering target.

【技術實現步驟摘要】
一種多雷達點跡融合方法
本專利技術屬于數據融合中的多部雷達組網的點跡融合
，尤其涉及一種的多雷達點跡融合方法。
技術介紹
為適應現代信息技術和戰爭形態的發展，近20年以來，多傳感器信息融合技術迅速發展，面向復雜應用背景的多傳感器數據融合系統應運而生，并作為一個新興學科，在現代C3I(指揮、控制、通信與情報)系統中和各種武器平臺上得到廣泛的應用。數據融合是為了充分利用不同時間與空間的多傳感器資源，把來自不同平臺傳感器的在空間和時間上冗余或互補的數據信息，依據某種準則進行組合，以獲得被測對象一致性的描述和理解，使該系統比組成它的各個子系統具有更加優越的性能，從而得出更加準確、可靠、穩定的決策。多部雷達組網便是通過數據融合技術，融合了整個環境的多維信息，而單部雷達只能捕獲一定空間范圍以及一定時間范圍的信息。因此，多部雷達可利用更加精確、完善的環境信息，擴展雷達系統的空間和時間的覆蓋，從而利于改善系統的可靠性和可信度。多部雷達數據融合可分為信號級融合、點跡級融合和航跡級融合。信號級融合信息量最豐富，信息利用率高，可實現檢測、成像等更多樣的融合處理方法，但是時空配準要求高，通信與信息處理代價大，對傳感器的依賴性強，實現復雜度最高。信息級融合的層次最低，損失的信息最小，能夠最大限度地利用原始信息。點跡融合的融合信息是各個雷達信號處理后的點跡信息，而航跡融合的融合信息是各個雷達初步數據處理后的航跡信息。點跡融合的點跡信息信息量較為豐富，信息利用率較高，并且通信代價較小，處理復雜度一般。航跡融合的航跡信息信息含量最低，各雷達經過數據處理得到的航跡丟失大量的原始信息，但是融合處理實現簡單，對融合中心的處理能力也要求較低。因此，三者相比，點跡融合技術在原始信息量的完整性以及通信和融合處理的復雜性上有較好的折衷。然而，現有的點跡融合技術可選擇范圍較小，且多數性能較低，在目標發現距離、跟蹤精度、機動目標的跟蹤性能等方面還存在不足。
技術實現思路
本專利技術針對上述已有多雷達點跡融合技術的缺陷，提出了一種多雷達點跡融合方法，該方法針對不同雷達的輸入點跡，在進行時空處理、綜合相關等預處理基礎上，給出一種高性能的點跡融合處理算法，并進一步給出合理的航跡關聯、濾波算法，得到目標航跡的估計結果。本專利技術提出一種多雷達點跡融合方法，具體包括以下步驟：步驟一：接收多個雷達測量數據，并對所述多個雷達測量數據進行空間配準，統一測量坐標系；步驟二：判斷所述多個雷達測量數據是否都包含目標多普勒速度信息，若是，則進行步驟三，否則進行步驟六；步驟三：對所述多個雷達測量數據進行時間配準；步驟四：將所述時間配準后的多個雷達測量數據進行點跡相關，將相關上的點跡進行點跡融合，得到多個雷達點跡，確定所述多個雷達點跡在融合估計值中的最優權值系數，進行最優加權融合，得到融合后的點跡信息；步驟五：利用所述融合后的點跡信息與已形成的航跡進行航跡關聯、濾波更新，并進行步驟七；步驟六：將所述多個雷達測量數據按時間進行排序，組合成多幀單雷達的探測點跡，并利用所述排序后的多個雷達測量數據依次對已形成的航跡進行航跡關聯、濾波更新；步驟七：利用沒有參與航跡關聯的雷達數據進行航跡起始，判斷是否有新目標出現，若有，則起始新的航跡；步驟八：根據用戶需求輸出航跡結果。本專利技術步驟三中，采用外推法對所述多個雷達測量數據進行時間配準，以兩個雷達為例，所述外推法包括以下步驟：3a)在當前融合中心處理時刻t，取所有未處理的雷達1和雷達2的空間對準后的點跡；3b)將所有未處理的雷達1和雷達2的點跡外推，得到當前融合中心處理時刻的時間對準點跡，假設某一雷達1未處理點跡的時間為τ，以雷達1為原點的直角坐標系下坐標為極坐標系下為并且已知多普勒速度為以融合中心為原點的直角坐標系下雷達1的位置為[a,b]。則有外推法得到的空時對準后點跡坐標如下所示則得到點跡t時刻坐標為[x,y]。本專利技術步驟四中，采用全局最近鄰方法實現點跡相關，采用并行壓縮合并方法實現點跡融合。本專利技術步驟五和步驟六中，采用聯合概率密度關聯算法實現航跡關聯，采用擴展卡爾曼濾波方法實現濾波更新。本專利技術步驟六中，采用點跡串行處理方法將多個雷達測量數據按時間進行排序。本專利技術步驟七中，采用邏輯法進行航跡起始，且邏輯法包括以下步驟：7a)采用第一次掃描點跡作為航跡根節點，并通過目標可能的速度建立初始相關波門，對落入所述初始相關波門內的第二次掃描點跡建立可能航跡；7b)對每個所述可能航跡進行外推，以外推點為中心，根據航跡外推誤差協方差矩陣建立相關波門，所述相關波門內與所述外推點距離最近的第三次掃描點跡作為航跡關聯點跡；7c)繼續執行步驟7b)，直至形成穩定航跡，刪除后續相關波門內一直關聯不到點跡的航跡。本專利技術提出的多雷達點跡融合方法可以實現多雷達點跡融合處理，能夠達到提高目標的發現距離、提高跟蹤精度及機動目標的跟蹤性能等有益效果，具有廣闊的應用前景。附圖說明圖1為本專利技術的算法流程框圖圖2空間對準算法示意圖圖3GNN關聯方法相關仿真結果示意圖圖4串行處理示意圖圖5串行融合跟蹤航跡仿真結果示意圖圖6邏輯法航跡起始仿真結果示意圖具體實施方式下面結合附圖對本專利技術的具體實施方式作如下詳細說明。如圖1所示的本專利技術多雷達點跡融合算法流程圖，其包括以下步驟：第一步：接收各個雷達的測量數據，并對數據進行空間配準，統一測量坐標系。如圖2所示為空間對準示意圖。假設融合中心為坐標原點，其中某部雷達(假設為雷達1)的坐標為[a,b](直角坐標系下)，并且此掃描雷達得到的目標量測信息為需要注意的是量測z′是在此雷達為原點的坐標系下得到的，因此需要將此雷達的量測z′轉換到融合坐標為原點的坐標系下，這樣多部雷達的點跡才可在一個統一的坐標系下進行處理，則上述目標量測在融合中心坐標系下的量測坐標為注意所對應的徑向速度是沿方向的，而非沿著空間對準后的方向可計算得到對準后的沿方向的徑向速度為并且易得直角坐標系下的多普勒分量為由上述可得融合中心坐標系下目標的直角坐標系和角坐標系下的狀態向量分別為和第二步：判斷雷達測量是否都包含目標多普勒速度信息，如測量數據都包含多普勒速度信息，則進行第三步，否則直接進行第六步；第三步：利用外推法對多雷達數據進行進行時間配準；以兩部雷達為例，設雷達1的采樣周期為T1，雷達2的采樣周期為T2，假設融合中心的處理周期為T(融合中心的處理周期也可以與雷達1或者雷達2的采樣周期相同)。則外推法的處理步驟如下：(1)在當前融合中心處理時刻t，取所有未處理的雷達1和雷達2的空間對準后的點跡；(2)將所有未處理的雷達1和雷達2的點跡外推，得到當前融合中心處理時刻的時間對準點跡。假設某一雷達1未處理點跡的時間為τ，以雷達1為原點的直角坐標系下坐標為極坐標系下為并且已知多普勒速度為以融合中心為原點的直角坐標系下雷達1的位置為[a,b]。則有外推法得到的空時對準后點跡坐標如下所示則得到點跡t時刻坐標為[x,y]。需要注意地是，由于一般只能得到點跡的多普勒速度信息，即以測量雷達為坐標原點的徑向速度信息，無法得到準確的速度信息，上述外推法只能得到目標的徑向位移，目標的角度假設不變。第四步：將配準后的多雷達數據進行點跡相關，采用全局最近鄰方法(GNN)進行點跡相關，相關上的點跡利用并行本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種多雷達點跡融合方法，其特征在于，所述方法根據不同的雷達測量信息情況選擇不同的融合算法，以實現多種不同雷達的數據融合，具體包括以下步驟：步驟一：接收多個雷達測量數據，并對所述多個雷達測量數據進行空間配準，統一測量坐標系；步驟二：判斷所述多個雷達測量數據是否都包含目標多普勒速度信息，若是，則進行步驟三，否則進行步驟六；步驟三：對所述多個雷達測量數據進行時間配準；步驟四：將所述時間配準后的多個雷達測量數據進行點跡相關，將相關上的點跡進行點跡融合，得到多個雷達點跡，確定所述多個雷達點跡在融合估計值中的最優權值系數，進行最優加權融合，得到融合后的點跡信息；步驟五：利用所述融合后的點跡信息與已形成的航跡進行航跡關聯、濾波更新，并進行步驟七；步驟六：將所述多個雷達測量數據按時間進行排序，組合成多幀單雷達的探測點跡，并利用排序后的多個雷達測量數據依次對已形成的航跡進行航跡關聯、濾波更新；步驟七：利用沒有參與航跡關聯的雷達數據進行航跡起始，判斷是否有新目標出現，若有，則起始新的航跡；步驟八：根據用戶需求輸出航跡結果。

【技術特征摘要】
1.一種多雷達點跡融合方法，其特征在于，所述方法根據不同的雷達測量信息情況選擇不同的融合算法，以實現多種不同雷達的數據融合，具體包括以下步驟：步驟一：接收多個雷達測量數據，并對所述多個雷達測量數據進行空間配準，統一測量坐標系；步驟二：判斷所述多個雷達測量數據是否都包含目標多普勒速度信息，若是，則進行步驟三，否則進行步驟六；步驟三：對所述多個雷達測量數據進行時間配準；步驟四：將所述時間配準后的多個雷達測量數據進行點跡相關，將相關上的點跡進行點跡融合，得到多個雷達點跡，確定所述多個雷達點跡在融合估計值中的最優權值系數，進行最優加權融合，得到融合后的點跡信息；步驟五：利用所述融合后的點跡信息與已形成的航跡進行航跡關聯、濾波更新，并進行步驟七；步驟六：將所述多個雷達測量數據按時間進行排序，組合成多幀單雷達的探測點跡，并利用排序后的多個雷達測量數據依次對已形成的航跡進行航跡關聯、濾波更新；步驟七：利用沒有參與航跡關聯的雷達數據進行航跡起始，判斷是否有新目標出現，若有，則起始新的航跡；步驟八：根據用戶需求輸出航跡結果。2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟三中，利用外推法對所述多個雷達測量數據進行時間配準。3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述外推法包括以下步驟：3a)在當前融...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王力，劉雅琦，湯俊，潘建，鄭桂妹，張云雷，楊玄，
申請(專利權)人：清華大學，
類型：發明
國別省市：北京,11