[发明专利]一种匀加速运动目标RD平面检测前跟踪方法

权利要求书

1.一种匀加速运动目标RD平面检测前跟踪方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、获取雷达接收的RD回波数据，建立目标在RD平面的回波模型，确定匀加速运动目标的距离和多普勒状态的演化方程，以及需匹配的第一至第三CA目标参数的取值范围；

S2、根据回波模型设置一组匹配滤波器的间隔和数量；

S3、对于每个匹配滤波器，根据演化方程预测目标位置，构造伪谱，基于伪谱积累实现RD平面多帧能量积累；

S4、根据预设的检测门限，判断是否有能量积累结果的峰值大于检测门限，如没有则判断没有检测到目标，如有则选择最大峰值，记录最大峰值所在的匹配滤波器及分辨单元位置，估计目标的距离、多普勒和第一至第三CA目标参数；

S5、根据估计出的目标的距离、多普勒和第一至第三CA目标参数，通过演化方程进行航迹回溯；

S6、输出航迹回溯结果；

其中，所述步骤S1中，建立目标在RD平面的回波模型时，雷达接收的RD回波数据z_k为一个N_r×N_d的离散的RD平面，N_r和N_d分别表示距离和多普勒方向上的分辨单元数量，k表示帧数，k＝1,2,...,K，K表示一个批处理中总的积累帧数；

目标在RD平面的回波模型为：

其中，(n_r,n_d)表示离散的分辨单元，n_r＝1,2,...,N_r，n_d＝1,2,...,N_d，(p_r,k,p_d,k)表示目标在第k帧的RD状态，0＜p_r,k≤R_max表示雷达的距离观测范围，v_dmin≤p_d,k≤v_dmax表示雷达的多普勒观测范围，R_max表示雷达可观测到的最大距离，v_dmin和v_dmax分别表示雷达可观测到的最小多普勒和最大多普勒，I表示批处理中恒定的回波峰值幅度，ε_r和ε_d分别表示回波在距离和多普勒方向上的扩展程度，Δ_r和Δ_d分别表示雷达的距离和多普勒分辨；

所述步骤S1中，确定匀加速运动目标的距离和多普勒状态的演化方程时，设目标服从笛卡尔坐标系的CA运动，则目标的距离和多普勒状态的演化方程分别表示为：

其中，初始的第一CA目标参数第二CA目标参数第三CA目标参数满足：

第k帧的第一CA目标参数第二CA目标参数第三CA目标参数满足：

(p_r,0,p_d,0)表示目标的初始RD状态，T表示连续两帧之间的时间间隔，(p_x,k,p_y,k)表示目标第k帧的笛卡尔位置，(v_x,k,v_y,k)表示目标第k帧的笛卡尔速度，(a_x,k,a_y,k)表示目标第k帧的笛卡尔加速度，(p_x,0,p_y,0)表示目标的初始笛卡尔位置，(v_x,0,v_y,0)表示目标的初始笛卡尔速度，(a_x,0,a_y,0)表示目标的初始笛卡尔加速度；

需匹配的初始的第一CA目标参数第二CA目标参数第三CA目标参数的取值范围分别为：

其中，(v_min,v_max)和(a_min,a_max)分别表示目标速度和加速度绝对值的范围；

所述步骤S2中，根据回波模型设置匹配滤波器的间隔时，归一化的CA目标参数域的包络表达式为：

其中，

表示批处理后的目标输出包络，f_IS(n_r,n_d,i_r,i_d,p_r,k,p_d,k)表示以分辨单元本身为中心的初始伪谱，表示系统传递函数，δ(·)表示狄拉克δ函数，*表示卷积算子，i_r和i_d分别表示在距离和多普勒方向上所占分辨单元到回波峰值的距离，和分别表示在距离和多普勒方向上所占分辨单元到回波峰值的距离集合，k_t表示系统传递函数中的帧数，表示一个批处理中系统传递函数总的帧数，表示匹配滤波器存在匹配误差时的预测RD状态，分别表示第一至第三CA目标参数的匹配误差；

根据CA目标参数域的包络，确定初始的第一CA目标参数第二CA目标参数第三CA目标参数的3dB分辨，表达式为：

其中，为的逆函数；

将和作为相邻匹配滤波器之间的间隔来设置一组匹配滤波器；

所述步骤S3中，对于每个匹配滤波器，根据演化方程预测目标位置时，设第k帧的分辨单元(n_cr,n_cd)包含目标能量，对应的距离和多普勒状态分别表示为：

p_cr＝n_crΔ_r

p_cd＝(n_cd-1)Δ_d+v_dmin

n_cr＝1,2,...,N_r,n_cd＝1,2,...,N_d；

设一个匹配滤波器对应的初始的第一至第三CA目标参数为则相应的第k帧的第一至第三CA目标参数为：

将第k帧的距离和多普勒状态预测到最后一帧，得：

其中，p_pr和p_pd分别表示预测的距离和多普勒状态，进而得到预测的目标在RD平面中对应的位置分别为：

n_pr＝p_pr/Δ_r

n_pd＝(p_pd-v_dmin)/Δ_d+1

其中，1≤n_pr≤N_r,1≤n_pd≤N_d；

所述步骤S3中，对于每个匹配滤波器，构造伪谱时，以预测到的目标的位置(n_pr,n_pd)为中心，第k帧的分辨单元(n_cr,n_cd)的观测值z_k(n_cr,n_cd)为峰值构造一个伪谱，得：

f_PS(n_r,n_d,(n_pr,n_pd),z_k(n_cr,n_cd))＝z_k(n_cr,n_cd)exp(-ε_r(n_r-n_pr)²-ε_d(n_d-n_pd)²)

将伪谱在分辨单元上对应的采样值累加到批处理的最后一帧中的分辨单元上，实现RD平面多帧能量积累。