基于动态规划的强杂波环境中弱小目标检测前跟踪方法

摘要

本发明属于雷达弱小目标检测跟踪技术领域，特别涉及基于动态规划的强杂波环境中弱小目标检测前跟踪方法。该基于动态规划的强杂波环境中弱小目标检测前跟踪方法包括以下步骤：S1：对雷达接收到的回波数据进行预处理，得到处理后的距离‑多普勒二维图像；S2：根据所述距离‑多普勒二维图像，构造复似然比函数，将所述复似然比函数作为动态规划的值函数，采用动态规划方法对目标进行检测前跟踪，得出目标航迹。

主权项

基于动态规划的强杂波环境中弱小目标检测前跟踪方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：对雷达接收到的回波数据进行预处理，得到处理后的距离‑多普勒二维图像；在步骤S1中，距离‑多普勒二维图像的模型表示为：z_k＝exp{jφ}h(x_k)+n_k+c_k其中，n_k为第k帧设定的零均值的复高斯白噪声矩阵，c_k表示第k帧设定的杂波矩阵，φ表示目标信号的相位，φ服从[0，2π]上的均匀分布，h(·)表示点扩散函数，m为自然数且m取1至M，l为自然数且l取1至L，M为多普勒分辩单元数目，L为距离分辨单元数目，x_k为目标在第k帧的状态，x_k＝[d_k，f_k，A]，其中d_k表示第k帧目标所在的距离单元数，f_k表示第k帧目标所在的多普勒单元，A表示目标强度；k取1至K，K为设定的积累帧数；S2：根据所述距离‑多普勒二维图像，构造复似然比函数，将所述复似然比函数作为动态规划的值函数，采用动态规划方法对目标进行检测前跟踪，得出目标航迹；在步骤S2中，采用动态规划方法进行检测前跟踪包括以下子步骤；S21：设置第k帧的复似然比函数L(z_k|x_k)；$L\left(z_k\right|x_k)=\exp \{-\frac{1}{2}h{\left(x_k\right)}^H{R}^{-1}h\left(x_k\right)\}{I}_0\left(\right|h{\left(x_k\right)}^H{R}^{-1}{z}_k\left|\right)$其中，H表示矩阵的共轭转置，R为杂波和噪声的协方差矩阵，I₀(·)表示零阶贝塞尔函数；上标‑1表示矩阵的逆，|h(x_k)^HR^‑1z_k|表示h(x_k)^HR^‑1z_k的绝对值；然后，设定第1帧的回溯函数S(x₁)、以及第1帧的值函数I(x₁|z₁)：I(x₁|z₁)＝L(z₁|x₁)S(x₁)＝0其中，I(·)表示值函数，S(·)表示回溯函数；S22：当k取2至K时，利用下式求出k帧积累后的值函数I(x_k|Z_1：K)：$I\left(x_k\right|Z_{1:K})=\underset{x_{k-1}\in \tau \left(x_k\right)}{max}[I\left(x_{k-1}\right|Z_{1:K})+Tr\left(x_k\right|x_{k-1})]+L\left(z_k\right|x_k)$其中，Z_1：K＝{z₁，z₂，…，z_K}，τ(x_k)表示目标状态在k‑1时刻所能转移的状态范围；Tr(x_k|x_k‑1)表示目标状态转移的惩罚函数；当k取2时，I(x_k‑1|Z_1：K)＝I(x₁|Z₁)；当k＝K时，得出I(x_K|Z_1：K)，令I(x_K)＝I(x_K|Z_1：K)；S23：找出满足设定条件的x_k，所述设定条件为I(x_K)＞V_DT，V_DT为设定门限；满足设定条件的x_k的个数表示为N，N个满足设定条件的x_k分别表示为：第1个第K帧目标有效状态至第N个第K帧目标有效状态利用至组成状态序列S24：分别针对至进行航迹回溯，得出对应的N个目标航迹；得出第n个目标航迹的过程为：当k取K‑1至1时，使用以下公式得出其中，n取1至N，S(·)表示回溯函数；然后利用至组成第n个目标航迹，表示第n个目标航迹中目标在k时刻的状态。