[发明专利]一种基于熵权值法点迹质量评估的目标跟踪方法

权利要求书

1.一种基于熵权值法点迹质量评估的目标跟踪方法，该方法包括：

步骤1、初始化目标状态X(k)及目标协方差矩阵P(k)，k＝0；

目标的状态转移方程为：

X(k+1)＝FX(k)+ω(k)

其中，F为状态转移矩阵，ω(k)为零均值的高斯过程噪声，其协方差矩阵为Q，量测模型为：

Z(k)＝HX(k)+v(k)

Z(k)是目标量测，H为观测矩阵，v(k)为零均值的高斯观测噪声，其协方差矩阵为R；

步骤2、根据k-1时刻目标t的状态X(k-1)及其协方差矩阵P(k-1)，得到k时刻目标t的状态预测值：

X(k|k-1)＝FX(k-1)

量测预测值：

Z(k|k-1)＝HX(k|k-1)

协方差一步预测值P(k|k-1)：

P(k|k-1)＝FP(k-1)F^T+Q；

步骤3、从雷达接收机中读取第k帧位置量测集合z_i(k)为k时刻的第i个量测，同时，并获取第k帧量测幅度集合多普勒集合工作频率集合且每个位置量测值对应三个知识辅助量测指标a(k)、d(k)、f(k)，

计算量测值z(k)是否满足下式，若满足则作为候选回波，并统计满足要求的回波个数，

[z(k)-Z(k|k-1)]^TS^-1(k)×[z(k)-Z(k|k-1)]≤γ

其中S(k)为k时刻的新息协方差S(k)＝HP(k|k-1)H^T+R，γ为预先设定的波门大小；

步骤4、根据步骤3统计得到落入波门内的候选目标个数，来更新目标航迹，

若候选回波个数为零，即没有量测落入相关波门内，用步骤2的预测值更新航迹，转入步骤8.1；

若落入相关波门内的量测值只有一个，则该量测值可直接用于航迹更新，转入步骤8.2；

若有一个以上的回波落入被跟踪目标的相关波门内，则对波门内点迹进行质量评估，选取最优点，转入步骤5；

步骤5、计算各候选回波的空间位置评估值、幅度评估值、多普勒评估值、工作频率评估值，得到各评估指标下的评估向量，再将评估向量组合为一个评估矩阵A；

步骤6、计算出各项评估指标的熵权法权值，组成权值向量；

步骤6.1设x_ij为点迹质量矩阵A中的元素，i＝1,2,3,...,m_k，m_k为落入波门内的有效量测总个数，j＝1,2,3,4分别代表四项量测指标，然后进行数据平移x_ij＝x_ij+1，因利用熵值求权数时要用对数进行计算，进行数据平移可避免取对数时无意义；

步骤6.2计算第j项指标下第i个因子的值在此项指标中所占的比重

步骤6.3计算第j项指标的熵值

步骤6.4计算第j项指标的差异系数：

步骤6.5计算权值得到四项评估指标权值向量；

步骤7、将步骤5得到的评估矩阵与步骤6得到的权值向量相乘，得到最终质量评估值V＝Aw，找到评估值V中最大值对应的位置i_op，得到波门内最优量测z_op(k)；

步骤8、计算目标t的滤波增益矩阵K(k)＝P(k|k-1)H(k)S(k)^-1，得到状态更新表达式x(k|k)，进行航迹更新；

步骤8.1若候选回波个数为零，即没有量测落入相关波门内，利用预测点更新航迹；

x(k|k)＝x(k|k-1)

P(k|k)＝P(k|k-1)

步骤8.2若落入相关波门内的量测值只有一个，则该量测值可直接用于航迹更新；

x(k|k)＝x(k|k-1)+K(z)[z(k)-HX(k|k-1)]

P(k|k)＝P(k|k-1)-K(k)HP(k|k-1)

步骤8.3若波门内有多个点，则选取经过点迹质量评估后用最优点更新航迹

x(k|k)＝x(k|k-1)+K(z)[z_op(k)-Z(k|k-1)]

P(k|k)＝P(k|k-1)-K(k)HP(k|k-1)。

2.如权利要求1所述的一种基于熵权值法点迹质量评估的目标跟踪方法，其特征在于步骤5的具体步骤为：

步骤5.1计算空间位置评估值：

在k时刻，波门内m_k个有效状态量测为z_i(k)，i＝1,2,3,...,m_k，第i个状态量测的滤波残差向量为v_i(k)＝z_i(k)-Z(k|k-1)，其与预测位置的统计距离为第i个有效量测的空间位置评估值为：

ms(i)=min(D1,D2,...,Dmk)Di,Di≠01,Di=0,i=1,2,3,...,mk;]]>

步骤5.2计算幅度评估值：

在k时刻，波门内m_k个有效观测幅度信息为a_i(k)，i＝1,2,3,...,m_k，定义幅度评估值m_a：

ma(ai(k))=p1T(ai(k))p1T(ai(k))+p0T(ai(k))]]>

其中，p₀(a)回波信号仅来自于噪声或杂波时幅度的概率密度函数，p₁(a)为回波信号包含目标信号时的概率密度函数，T为检测门限，p_fa、p_d分别为虚警概率、检测概率；

步骤5.3计算多普勒评估值：

在k时刻，波门内m_k个有效观测的多普勒信息为d_i(k)，i＝1,2,3,...,m_k，设第k-1次采样时该跟踪波门所对应目标的多普勒频率观测值为d(k-1),记观测多普勒差Δd_i(k)＝|d_i(k)-d(k-1)|，多普勒频率的评估值记为m_d：

md(i)=min(Δd1,Δd2,...,Δdmk)Δdi,Δdi≠01,Δdi=0;]]>

步骤5.4工作频率的评估值：

在k时刻，波门内m_k个有效观测工作频率信息为f_i(k)，i＝1,2,3,...,m_k，设第k-1次采样时该跟踪波门所对应目标的工作频率观测值为f(k-1),记Δf_i(k)＝|f_i(k)-f(k-1)|，为观测频差，工作频率的评估值记为m_f，仅考虑固定频率(FIX)类型的目标，第i个有效观测的m_f为：

mf(i)=1,Δfi≤ϵf(Δfi-2ϵf)2ϵf2,ϵf≤Δfi≤2ϵf0,Δfi≥2ϵf]]>

其中εf是由系统噪声与量测噪声所确定的测频容差；

步骤5.5将步骤5.1、5.2、5.3、5.4得到的各评估指标组成点迹质量评估矩阵A，即A＝[m_s；m_a；m_d；m_f]^T。