一种基于伪谱的多模型机动目标检测前跟踪方法与流程

技术特征：
1.一种基于伪谱的多模型机动目标检测前跟踪方法，其特征在于，包括如下步骤：s1、获取雷达原始回波数据，建立目标在距离
‑
角度观测平面的回波模型，确定雷达的距离和角度观测范围；s2、建立目标状态的演化方程，用于同时描述ct目标和cv目标的运动模型，所述演化方程的参数包括目标的航向角、航速、转弯率以及批处理中连续两帧之间的时间间隔；s3、设置目标参数匹配滤波器；s4、设批处理中目标发生一次运动模型跳变，并假设发生跳变的时刻，跳变前、后的转弯率，航速，以及初始航向角，根据所述演化方程确定目标的预测位置；s5、以预测位置为中心构造伪谱，在距离
‑
角度平面基于伪谱积累实现多帧能量积累；s6、根据预设的检测门限，判断是否有能量积累结果的峰值大于检测门限，如没有则判断没有检测到目标，如有则选择最大峰值，记录最大峰值所在的匹配滤波器及分辨单元位置，估计目标在批处理中的距离、角度、航向角、航速、转弯率和发生跳变的时刻；s7、根据估计出的目标在批处理中的距离、角度、航向角、航速、转弯率和模型跳变时间的值，通过所述演化方程进行航迹回溯；s8、输出航迹回溯结果。2.根据权利要求1所述的基于伪谱的多模型机动目标检测前跟踪方法，其特征在于：所述步骤s1中，建立目标在距离
‑
角度观测平面的回波模型时，雷达原始回波数据z
k
为一个尺寸为n
r
×
n
α
的离散平面，n
r
和n
α
分别表示距离和角度方向上的分辨单元数量，k表示帧数，k＝1,2,...,k，k表示一个批处理中总的积累帧数；目标在距离
‑
角度观测平面的回波模型表达式为：其中，s(n
r
,n
α
,p
r,k
,p
α,k
)表示目标回波，(n
r
,n
α
)表示离散的分辨单元，且n
r
＝1,2,...,n
r
，n
α
＝1,2,...,n
α
，p
r,k
和p
α,k
分别表示目标在第k帧的距离和角度状态，0＜p
r,k
≤r
max
表示雷达的距离观测范围，0≤p
α,k
≤α
max
表示雷达的角度观测范围，a表示目标回波峰值，ε
r
和ε
d
分别表示目标回波在距离和角度方向上的扩展程度，δ
r
和δ
α
分别表示雷达的距离和角度分辨。3.根据权利要求2所述的基于伪谱的多模型机动目标检测前跟踪方法，其特征在于：所述步骤s2中，建立目标状态的演化方程时，表达式为：所述步骤s2中，建立目标状态的演化方程时，表达式为：v
x,k
＝sin(θ0‑
λkt)v
v
y,k
＝cos(θ0‑
λkt)vθ
k
＝θ0‑
λkt其中，(p
x,k
,p
y,k
)表示目标在第k帧的笛卡尔位置，(p
x,0
,p
y,0
)表示目标的初始的笛卡尔位置，表示目标在任意第k
a
帧的笛卡尔位置，(v
x,k
,v
y,k
)表示目标在第k帧的笛卡尔速度，t表示批处理中连续两帧之间的时间间隔，θ
k
表示目标在第k帧的航向角，θ0表示目标的初始的航向角，v表示目标在批处理中的航速，λ表示目标在批处理中的转弯率；将目标在第k帧的笛卡尔位置转换到极坐标系下，表达式为：将目标在第k帧的笛卡尔位置转换到极坐标系下，表达式为：4.根据权利要求3所述的基于伪谱的多模型机动目标检测前跟踪方法，其特征在于：所述步骤s3中，设置目标参数匹配滤波器时，归一化的匹配参数域的包络表达式为：其中，其中，u(n
r
,n
α
,k,δv,δλ,δθ)表示批处理后的目标输出包络，h(n
r
,n
α
,k,δv,δλ,δθ)表示系统传递函数，δ(
·
)表示狄拉克δ函数，*表示卷积算子，i
r
和i
α
分别表示在距离和角度方向上所占分辨单元到回波峰值的距离，和分别表示在距离和角度方向上所占分辨单元到回波峰值的距离集合，k
t
表示系统传递函数中的帧数，表示一个批处理中系统传递函数总的帧数，函数总的帧数，表示匹配滤波器存在匹配误差时的预测距离
‑
角度状态，δv表示航速的匹配误差，δλ表示转弯率的匹配误差，δθ表示航向角的匹配误差；根据匹配参数域的包络，确定航速、转弯率和航向角的3db分辨，表达式分别为：
其中μ
‑1(
·
)表示μ(
·
)的逆函数，δv
3db
、δλ
3db
和δθ
3db
分别表示目标的航速、转弯率和航向角的3db分辨；根据δv
3db
、δλ
3db
和δθ
3db
来确定一组匹配滤波器的间隔和数量。5.根据权利要求4所述的基于伪谱的多模型机动目标检测前跟踪方法，其特征在于：所述步骤s4中，根据演化方程确定目标的预测位置时，先将极坐标转换到笛卡尔坐标，确定包含目标能量的分辨单元的笛卡尔位置；再参照假设发生跳变的时刻，得到预测的笛卡尔位置；最后将预测的笛卡尔位置转换到极坐标系，得到极坐标系下目标的预测位置。6.根据权利要求5所述的基于伪谱的多模型机动目标检测前跟踪方法，其特征在于：所述步骤s4中，根据演化方程确定目标的预测位置时，设第k帧的分辨单元(m
cr
,m
cα
)包含目标能量，转换到笛卡尔坐标系中，获得对应的笛卡尔位置为：p
cx
＝m
cr
δ
r
cos(m
cα
δ
α
)p
cy
＝m
cr
δ
r
sin(m
cα
δ
α
)其中，m
cr
＝1,2,...,n
r
,m
cα
＝1,2,...,n
α
；假设批处理中发生跳变的时刻k
m
，跳变前、后的转弯率λ
h1
、λ
h2
，航速v
h
，以及初始航向角θ
h0
，根据演化方程，将目标在第k帧的笛卡尔位置预测到最后一帧，得到预测的笛卡尔位置：当k≤k
m
时，预测的笛卡尔位置表示为：时，预测的笛卡尔位置表示为：当k＞k
m
时，预测的笛卡尔位置表示为：时，预测的笛卡尔位置表示为：将预测的笛卡尔位置转换到极坐标系中，得：
其中，1≤m
pr
≤n
r
,1≤m
pα
≤n
α
。7.根据权利要求6所述的基于伪谱的多模型机动目标检测前跟踪方法，其特征在于：所述步骤s5中，以预测位置(m
pr
,m
pα
)为中心，第k帧分辨单元(m
cr
,m
cα
)的观测值z
k
(m
cr
,m
cα
)为峰值构造伪谱，得：将伪谱在对应分辨单元上的采样值累加到批处理的最后一帧中的分辨单元上，在距离
‑
角度平面基于伪谱积累实现多帧能量积累。8.根据权利要求1所述的基于伪谱的多模型机动目标检测前跟踪方法，其特征在于：所述步骤s4中，处理单一的运动模型时，设批处理中目标发生一次运动模型跳变，并假设发生跳变的时刻为批处理中的初始帧或最后一帧。9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至8中任一项所述基于伪谱的多模型机动目标检测前跟踪方法的步骤。10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至8中任一项所述基于伪谱的多模型机动目标检测前跟踪方法的步骤。

技术总结
本发明涉及一种基于伪谱的多模型机动目标检测前跟踪方法、计算机设备及计算机可读存储介质，该方法包括：获取雷达原始回波数据，建立目标在距离


技术研发人员：周共健 王亮亮
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学
技术研发日：2021.04.25
技术公布日：2021/10/19