[发明专利]基于跟踪精度可控的多雷达认知跟踪方法

说明书

本发明公开一种基于跟踪精度可控的多雷达认知跟踪方法，首先根据系统模型推导出BCRLB，然后在目标处于不同监视区域内跟踪精度不同的条件下，建立一个基于雷达节点选择和功率分配的非线性约束的数学优化问题，通过先松弛该优化问题，之后提出Zoutendijk可行方向法求解该问题，最后根据最优节点选择和功率分配的结果，通过粒子滤波完成目标跟踪；解决了传统的多雷达认知跟踪中一味地极小化跟踪精度造成资源浪费的问题，实现了根据实际中目标的位置控制跟踪精度进而节约资源的目的；并且在系统可控跟踪精度的条件下使用最少的雷达节点和功率资源完成跟踪任务。

技术领域

本发明属于雷达技术领域，特别涉及一种多雷达认知跟踪中的资源管控技术。

背景技术

近几年，多雷达系统使用多个节点实现特殊的任务。对比传统的单雷达，多雷达系统显示出很多优点，比如波速分集，空间分集，复用增益等。在多雷达系统合理的参数配置条件下，为了获得更高的跟踪精度，必须充分使用雷达系统资源。但是，在实际中雷达系统资源总是有限的。所以，资源意识设计就是利用有限的资源实现最大化的雷达的潜能，是很重要的和获得了很多关注。

功率分配是处理资源意识设计最主要的问题之一，由于一些监视区域的机载式的雷达使用电池装备，所以它们有有限的功率资源。此外，功率分配也是在敌对环境中实现低截获率的军事行动中最重要的部分。另外，在大型雷达系统中，虽然有很多雷达可以使用，但是由于带宽，传输速率，通信代价等限制，仅仅有很少几部雷达能被同时使用。因此，在多雷达认知跟踪中本发明要同时考虑功率分配和节点选择。

虽然在多雷达认知跟踪中节点选择和功率分配的应用在很多文献中已有研究，但是在这些工作中有一个重要的问题需要处理。例如，在文献“Joint beam selection andpower allocation for multiple target tracking in netted collocated MIMO radarsystem,”IEEE Trans.Signal Process.,vol.,64,no.24,pp.6417–6427,Dec.2016.”中波束选择和功率分配在多雷达认知跟踪中被考虑进去了，但是它的资源分配的目的是达到最大的跟踪性能，这很有可能超出了系统对目标要求的跟踪精度进而造成不必要的资源浪费，更没有考虑在实际中目标处于不同的位置(即不同的监视区域)，对目标的跟踪精度要求不同的问题。

为了方便描述，对以下术语进行解释：

术语1：Zoutendijk可行方向法

一种即可以求解线性约束还可以求解非线性约束的数学优化问题的方向搜索方法。

术语2：BCRLB

BCRLB为Bayesian Cramer-Rao lower bound的缩写，中文名字为贝叶斯克拉美罗界，它被用作为一种性能评判标准，本发明采用它作为跟踪精度的下界。

术语3：功率分配

功率分配是指在多雷达认知跟踪中合理分配各部雷达的功率去完成跟踪任务。

术语4：节点选择

节点选择是指在多雷达认知跟踪中合理地使用雷达系统中可以使用的雷达去完成相应的跟踪任务。

术语5：跟踪精度可控

跟踪精度可控是指在多雷达认知跟踪中按照我们预设的跟踪精度完成目标跟踪任务，它是相对于最大化跟踪精度提出来的。

发明内容

本发明为解决上述技术问题，提出了一种基于跟踪精度可控的多雷达认知跟踪方法，首先根据建立的系统模型推导出BCRLB，然后在目标处于不同监视区域内跟踪精度不同的条件下，建立一个基于雷达节点选择和功率分配的非线性约束的数学优化问题，实现了在系统可控跟踪精度的条件下使用最少的雷达节点和功率资源完成跟踪任务。