一种快速的动态规划检测前跟踪方法

摘要

本发明公开了一种适用于雷达系统的快速动态规划检测前跟踪方法,属于雷达目标检测技术领域，涉及雷达系统中微弱目标的检测前跟踪技术。该方法首先对雷达的量测进行预处理，使之对应于一个量化状态更少的离散状态空间，并基于预处理后的数据进行动态规划搜索，以较少的计算量估计目标状态序列。然后，该方法利用估计的结果，仅对少量相关的状态进行精细搜索，在确定目标准确位置的同时有效避免了大量无意义的搜索，使计算量大幅降低。

主权项

一种快速的动态规划检测前跟踪方法，它包括以下步骤：步骤1、初始化系统参数：初始化系统参数包括：雷达距离分辨力Δr；雷达方位分辨力Δa；雷达距离维分辨单元个数N_r；雷达方位维分辨单元个数N_a；距离维预处理因子P_r；方位维预处理因子P_a；目标速度上界V_max；监视距离下界r_min；观测间隔T；观测总帧数K；门限V_T；初始化当前帧数k＝1；步骤2、量化状态空间：步骤2.1、表示第k帧对应于原始量测的任一量化状态，其中r_k∈{1,2,…,N_r}和a_k∈{1,2,…,N_a}分别表示距离维和方位维的位置量化状态，和分别表示距离维和方位维的速度量化状态，运算符表示向上取整；所有对应于原始量测的量化状态s_k组成的集合表示为E；步骤2.2、表示第k帧对应于预处理后数据的任一量化状态，其中和分别表示距离维和方位维的位置量化状态，和分别表示距离维和方位维的速度量化状态，所有对应于预处理后数据的量化状态x_k组成的集合表示为D；步骤3、从雷达接收机中读取第k帧量测Z_k：Z_k＝{z_k(i,j),1≤i≤N_r,1≤j≤N_a}，其中i和j分别为距离维和方位维的位置量化状态，z_k(i,j)表示第k帧回波数据的量测单元(i,j)中的量测值，为回波数据的幅度；E中任一量化状态s_k都对应一个量测值，表示为z(s_k)；步骤4、第k帧量测数据预处理：Z′_k＝{z′_k(i,j),1≤j≤N′_r,1≤j≤N′_a}，Z′_k表示第k帧预处理后的数据，其中表示量测数据预处理后第(i,j)单元中的值，其大小为集合M_i,j＝{(m,n):m∈{(i‑1)P_r+1,…,iP_r},n∈{(j‑1)P_a+1,…,jP_a}}中对应原始量测的最大值，和分别表示预处理后数据距离维和方位维分辨单元的个数；步骤5、基于预处理后数据进行动态规划值函数积累：若k＝1，对所有状态x_k∈D对应的值函数I(x_k)赋初值为z′(x_k)；若2≤k≤K，更新所有状态x_k∈D对应的值函数并记录状态x_k对应的上一帧状态其中，τ(x_k)表示第k‑1帧所有可能转移到x_k的量化状态集合；步骤6、如果k<K，令k＝k+1，返回步骤3；步骤7、如果k＝K，恢复航迹：利用记录的帧间状态转移关系，恢复值函数最大值所对应的航迹，作为估计的状态序列，表示为其中表示第k帧的估计状态；步骤8、基于原始量测和估计状态序列进行动态规划值函数积累：8.1、对状态对应的值函数I(y₁)赋初值为z(y₁)，其中表示E中与估计状态相关的量化状态组成的集合，即对角矩阵P＝diag(1/P_r,1/P_r,1/P_a,1/P_a)，运算符||·||_∞表示向量无穷范数；8.2、令k＝2；8.3、若k≤K，仅更新状态对应值函数并记录状态y_k对应的上一帧状态其中，τ(y_k)表示第k‑1帧所有可能转移到y_k的量化状态集合；8.4、如果k<K，令k＝k+1，并返回步骤8.3；步骤9、如果k＝K，门限处理与航迹恢复：如果值函数最大值超过门限V_T，则认为有目标存在，并利用记录的帧间状态转移关系恢复对应的目标航迹；否则，宣布没有目标存在。