[发明专利]目标跟踪的集中式MIMO雷达自适应资源管理方法

说明书

本发明属于雷达目标跟踪领域，具体涉及目标跟踪的集中式MIMO雷达自适应资源管理方法。本发明首次综合考虑目标检测与目标跟踪，将两者通过量测误差协方差矩阵建立联系，在保证目标正常检测的条件下通过自适应子阵划分和采样周期最小化资源消耗量；并通过自适应发射波形参数提升跟踪精度。求解相关算法时首先通过预测协方差和检测概率门限选择可行子阵划分和采样周期的参数组合，合理分配系统资源；在此基础上，进一步考虑提升目标跟踪精度，自适应发射波形参数，形成可行子阵划分、采样周期、发射波形参数组合集，根据综合代价最小化原则选则最优子阵划分、采样周期、发射波形参数组合，最终实现节约雷达系统资源的同时提升目标跟踪精度。

技术领域

本发明属于雷达目标跟踪领域，具体涉及目标跟踪的集中式MIMO雷达自适应资源管理方法。

背景技术

MIMO(Multiple-Input Multiple-Output)雷达是21世纪初出现的一种新型雷达体制，MIMO雷达是目前研究和发展的一个热点。根据发射和接收天线各单元的间距大小,可以将MIMO雷达分为分布式MIMO雷达和集中式MIMO雷达两类。

集中式MIMO雷达的收发天线各单元相距较近,各个天线单元对目标的视角近似相同,且每个阵元可以发射不同的信号波形,从而获得波形分集,形成不同于传统相控阵的窄波束，且可以调整子阵划分个数；因此，在进行目标跟踪时，其自由度更大。MIMO雷达由于可变的子阵划分，在目标跟踪中灵活性更大。在MIMO雷达自适应目标跟踪过程中，除传统可控参数外，必须考虑子阵划分个数带来的影响，才能实现系统资源在跟踪过程中的有效分配。

自适应资源管理是为了有效的控制任务工作参数，主要涉及到采样周期、发射波形参数等，通过自适应工作参数，可以使雷达的有限资源得到合理分配，从而更好地跟踪目标。自适应资源管理早期源于相控阵雷达，对于自适应采样周期，传统方法是通过使预测误差协方差小于门限实现对采样周期的控制；对于自适应发射波形参数，考虑到发射波形参数对量测协方差矩阵的影响，传统方法是利用最小均方误差原则来选取发射参数。上面仅针对相控阵雷达，且目标检测与目标跟踪本身由于其自身原理，是两个相对独立的部分，并不直接联系；现有技术根据侧重点的不同，一般将两者分别考虑，单独考虑进行目标检测或目标跟踪。

发明内容

针对上述存在问题或不足，为解决集中式MIMO雷达资源管理在目标跟踪过程中的高效分配，本发明提供了目标跟踪的集中式MIMO雷达自适应资源管理方法。

具体技术方案为：

步骤1：设集中式MIMO雷达总的阵元数为M，则其可能划分的子阵个数为s_j＝2^j-1，j＝1,2,…,(log₂M+1)；设当前时刻为t_k-1，下一时刻t_k的采样周期T_k＝t_k-t_k-1，T_k从预设的采样周期集合中选取。发射波形参数λ和b是可自适应变化的，其中，λ表示波形的持续时间，b表示调频斜率。

对于可能的子阵划分个数和可能的采样周期所构成的参数组合(s_j,T_l)，计算以下相关量；

步骤1.1：计算跟踪目标的预测径向距离误差标准差预测方位角误差标准差

直角坐标系下的预测位置误差协方差矩阵记为则有

其中H为量测矩阵，为直角坐标系下的预测误差协方差矩阵。极坐标系下的预测位置误差协方差矩阵为

其中为从直角坐标系到极坐标系的Jacobian变换矩阵，由下式给出