[发明专利]异步动平台多基地传感器系统目标检测跟踪联合估计方法

权利要求书

1.一种异步动平台多基地传感器系统目标检测跟踪联合估计方法，其特征在于，所述系统包含N个传感器和1个跟踪器，所述N个传感器的探测区域内存在目标；所述N个传感器向其探测区域发射信号并接收回波数据，将接收到的回波数据发送至所述跟踪器进行融合处理，N为大于0的正整数；

所述方法包括：

步骤1，初始化：令k表示第k时刻，k∈{1,2,…,K}，k的初始值为1，K为预先设定的最大跟踪时刻；令r表示第r个传感器，r∈{1,2,…,N}，r的初始值为1；

步骤2，建立第k时刻所述系统中第r个传感器的量测模型；

步骤3，设定所述系统中目标运动方式为匀速直线运动，并建立第k时刻目标的运动模型；

步骤4，设定所述系统中各传感器运动方式为匀速直线运动，并建立第k时刻第r个传感器的运动模型；

步骤5，将第k时刻所述目标运动状态和第k时刻第r个传感器的运动状态作为待估计状态，并将第k时刻所述目标运动状态和传感器运动状态合并为一个运动状态作为第k时刻待估计状态x_k；

步骤6，确定第k时刻所述第r个传感器的检测门限集合；

步骤6具体包括以下步骤；

(6a)根据第k-1时刻的待估计状态估计值，计算待估计状态在第k时刻的预测状态x_k|k-1；以及，计算第k时刻待估计状态的预测协方差C_k|k-1；

其中，x_k|k-1＝Fx_k-1|k-1，C_k|k-1＝FC_k-1|k-1F^T+Q_k-1，F表示目标运动状态转移矩阵和传感器运动状态的转移矩阵的联合矩阵，x_k-1|k-1表示第k-1时刻的待估计状态估计值；C_k-1|k-1表示第k-1时刻待估计状态估计值的协方差；Q_k-1表示第k-1时刻服从均值为零的白色高斯过程噪声的协方差矩阵；

(6b)在第k时刻第r个传感器跟踪波门内，以第r个传感器量测分辨率为刻度划分分辨单元，对应得到C_r,k个分辨单元，其中传感器量测分辨率包括传感器距离量测分辨率和传感器角度量测分辨率；以及，对第k时刻异步动平台多基地传感器系统中第r个传感器跟踪波门内第l个分辨单元中有无目标做出H₀假设和H₁假设两种假设：H₀表示分辨单元内没有目标，且接收到的数据仅来自于噪声；H₁表示分辨单元内存在目标，且接收到的数据将是目标的回波信号和噪声的叠加；

(6c)每个传感器根据待估计状态在第k时刻的预测状态x_k|k-1以及待估计状态在第k时刻的预测协方差C_k|k-1，计算得到在H₀假设下第k时刻异步动平台多基地传感器系统中第r个传感器在其跟踪波门内第l个分辨单元对待估计状态的量测向量概率密度函数和在H₁假设下第k时异步刻动平台多基地传感器系统中第r个传感器在其跟踪波门内第l个分辨单元对待估计状态的量测向量概率密度函数

其中，V_r,k表示第k时刻异步动平台多基地传感器系统中第r个传感器跟踪波门的大小，D_r,k|k-1表示第k时刻异步动平台多基地传感器系统中第r个传感器的预测量测协方差，z_r,k|k-1表示第k时刻异步动平台多基地传感器系统中第r个传感器对待估计状态预测状态的量测值，z_r,k|k-1＝h_r,k(x_k|k-1)，h_r,k(x_k)表示第k时刻异步动平台多基地传感器系统中第r个传感器的非线性量测函数；x_k|k-1表示由第k-1时刻的估计值得到的第k时刻的待估计状态的预测值；表示第k时刻异步动平台多基地传感器系统中第r个传感器在其跟踪波门内第l个分辨单元的量测值；表示服从均值为z_r,k|k-1，协方差为D_r,k|k-1的高斯分布的概率密度函数；

(6d)根据贝叶斯最小风险准则，得到第k时刻动平台多基地传感器系统中第r个传感器在其跟踪波门内第l个分辨单元的检测门限的表达式：

其中，表示用于确保第k时刻动平台多基地传感器系统中第r个传感器在恒虚警率条件下进行检测的工作常数，ρ_r,k表示第k时刻异步动平台多基地传感器系统中第r个传感器从目标接收到的回波信号信噪比；

(6e)确定第k时刻异步动平台多基地传感器系统中第r个传感器在其跟踪波门内的平均虚警概率的表达式：

其中，表示在H₀假设条件下第k时刻异步动平台多基地传感器系统中第r个传感器在其跟踪波门内第l个分辨单元对待估计状态的量测向量概率密度函数，表示对进行微分；n_z表示设定的正整数；

设定恒定的虚警概率，根据所述平均虚警概率的表达式，计算得到用来确保第k时刻异步动平台多基地传感器系统中第r个传感器在虚警率恒定的条件下进行检测的工作常数

(6f)根据第k时刻第r个传感器在其跟踪波门内第l个分辨单元的检测门限的表达式，计算得到第k时刻第r个传感器在其跟踪波门内第l个分辨单元的检测门限

(6g)令l的值分别取1至C_r,k，重复执行(6f)，进而分别得到第k时刻第r个传感器在其跟踪波门内第1个分辨单元的检测门限至第C_r,k个分辨单元的检测门限从而得到第k时刻第r个传感器的检测门限集合γ_r,k；

步骤7，根据第k时刻所述第r个传感器的检测门限集合，确定第k时刻所述第r个传感器的有效量测值；

步骤8，根据第k时刻跟踪器得到的所有有效量测值，估计第k时刻待估计状态x_k，进而根据第k时刻待估计状态x_k计算得到估计值x_k|k和待估计状态估计值的协方差矩阵C_k|k；

步骤9，若k未达到预先设定的最大跟踪时刻K，则令k加1，并重复执行步骤2至步骤8；若k达到预先设定的最大跟踪时刻K，则停止重复执行过程，此时得到第1时刻待估计状态估计值x_1|1至第K时刻待估计状态估计值x_K|K，以及第1时刻待估计状态估计值的协方差矩阵C_1|1至第K时刻待估计状态估计值的协方差矩阵C_K|K。