[发明专利]基于分级聚类的雷达/ESM航迹抗差关联方法

说明书

本发明属于目标跟踪领域中的航迹关联技术，针对存在系统偏差的雷达/ESM航迹关联问题，提出了一种基于分级聚类分析的航迹抗差关联方法。考虑编队和系统偏差对航迹关联的影响，利用分层聚类方法对修正极坐标中的距离向量进行聚类，得到雷达和ESM之间的相对方位偏差估计期望，使用基于全局最优关联判决和假设检验的方法，得到雷达/ESM航迹抗差关联结果，有效提高了存在系统偏差情况下的雷达/ESM航迹关联正确率，适用于雷达和ESM之间的距离远小于传感器到目标的距离的情况。

技术领域

本发明属于目标跟踪领域中的航迹关联技术，针对存在系统偏差的雷达/ESM航迹关联问题，提出了一种基于分级聚类的航迹抗差关联方法。

背景技术

无源传感器能够利用辐射源目标产生的直射波或反射的反射波和散射波信号信息，通过数据处理可实现对辐射源目标的定位和跟踪，具有探测距离远，隐蔽性好，目标识别能力强等优点。ESM是常用的无源传感器能够提供目标属性信息和方位角量测，具有探测距离远，隐蔽性好，目标识别能力强等优点，对于远距离预警、侦察具有重要的意义。但对于多目标场景，单个ESM的量测难以保证所有目标的可观测性，通常需要联合有源传感器(如雷达)系统，优势互补，为战场指挥提供更加完整清晰的战场态势，因此研究雷达/EMS的航迹关联方法十分必要。

传统雷达/ESM航迹抗差关联方法对非中心参数估计精度有限，本发明旨在通过对修正极坐标系(Modified Polar Coordinate，MPC)下的距离向量进行分级聚类来估计雷达和ESM之间的相对方位角偏差，并基于全局最优分配和假设检验实现航迹抗差关联，适用于雷达和ESM之间的距离远小于传感器到目标的距离的情况。

发明内容

本发明的目的在于针对存在系统偏差的雷达/ESM航迹关联问题，提供一种基于分级聚类航迹抗差关联方法，分析了系统偏差对MPC中可观测性变量的影响，在参数空间中采用分级聚类的方法估计相对方位角偏差，并修正假设检验统计量，最后基于全局最优分配和关联门限确定雷达与ESM的航迹抗差关联结果。

该发明适用于存在系统偏差条件下的雷达/ESM传感器的航迹关联问题。该发明包括以下步骤：

1问题描述

考虑某一时刻二维场景中有两个分别搭载雷达和ESM的观测平台编队运动以及N个未知目标，第n个目标的位置和速度分别为为p_tn＝[x_tn y_tn]^T和假设雷达和ESM可观测到所有的辐射源目标并记录其位置和运动状态，位置分别为p_r＝[x_r y_r]^T和p_e＝[x_e y_e]^T，速度分别为和考虑系统偏差和高斯随机误差，雷达量测可以建模为

其中，和分别表示第n个目标到雷达的径向距离和方位角，Δρ_r和Δθ_r分别表示雷达径向距离和方位角量测的系统偏差，δρ_r和δθ_r表示雷达径向距离和方位角量测的随机误差，服从期望为零的高斯分布。

相似的，ESM量测可以建模为

θ_en＝θ_en+Δθ_e+δθ_e (3)

其中，表示第n个目标到ESM的方位角量测，Δθ_e和δθ_e分别表示方位角量测的系统偏差和随机误差。