[发明专利]多目标跟踪下组网雷达节点选择与辐射资源联合优化方法

说明书

本发明公开了多目标跟踪下组网雷达节点选择与辐射资源联合优化方法，包括：S1、确定组网雷达系统组成及多目标跟踪任务；S2、以雷达节点选择、各雷达驻留时间以及辐射功率为自变量，构造目标运动状态估计误差的预测贝叶斯克拉美‑罗下界矩阵，取各目标预测贝叶斯克拉美‑罗下界矩阵的迹之和作为多目标跟踪精度的衡量指标；S3、建立多目标跟踪下组网雷达节点选择与辐射资源联合优化模型；S4、利用两步优化算法对多目标跟踪下组网雷达节点选择与辐射资源联合优化模型进行求解。本发明方法降低组网雷达系统对各目标的运动状态估计误差，有效提升其多目标跟踪精度。

技术领域

本发明涉及雷达信号处理的技术，具体涉及多目标跟踪下组网雷达节点选择与辐射资源联合优化方法。

背景技术

射频辐射资源是雷达系统中非常重要的资源。因此，无论是多目标跟踪场景下的射频辐射资源优化分配，还是组网雷达跟踪场景下的射频辐射资源优化分配，都是当今的研究热点问题。

组网雷达是在传统相控阵雷达的基础上发展起来的一种新体制雷达系统，它可以实现对各雷达发射机与接收机的单独控制，根据雷达系统资源总量、战场环境、任务种类及数量等合成期望的波束，以实现组网雷达系统射频辐射资源的有机调配。

为了提升雷达射频辐射资源的利用率，国内外研究机构和高等院校已经做了大量的工作，并为后续研究打下了坚实的理论基础。然而，现有技术中尚未有多目标跟踪下组网雷达节点选择与辐射资源联合优化方法。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种多目标跟踪下组网雷达节点选择与辐射资源联合优化方法，以组网雷达系统辐射资源为约束条件，以最小化各时刻各目标预测贝叶斯克拉美-罗下界矩阵的迹之和为优化目标，建立多目标跟踪下组网雷达节点选择与辐射资源联合优化模型，从而降低组网雷达系统对各目标的运动状态估计误差，有效提升其多目标跟踪精度。

技术方案：本发明的多目标跟踪下组网雷达节点选择与辐射资源联合优化方法，包括以下步骤：

S1、确定组网雷达系统组成及多目标跟踪任务；

S2、以雷达节点选择、各雷达驻留时间以及辐射功率为自变量，构造目标运动状态估计误差的预测贝叶斯克拉美-罗下界矩阵，取各目标预测贝叶斯克拉美-罗下界矩阵的迹之和作为多目标跟踪精度的衡量指标；

S3、建立多目标跟踪下组网雷达节点选择与辐射资源联合优化模型；

S4、利用两步优化算法对多目标跟踪下组网雷达节点选择与辐射资源联合优化模型进行求解。

进一步的，步骤S1中考虑有M部相控阵雷达构成的组网雷达系统对Q个目标进行跟踪，M部相控阵雷达能够保持精确的时间、空间、频率同步，并且每部相控阵雷达只能接收并处理来自其自身发射信号的目标回波。

进一步的，步骤S2具体为：

第q个目标的贝叶斯信息矩阵计算表达式为：

其中，(·)^-1表示矩阵的逆运算，为第q个目标的贝叶斯信息矩阵；为k-1时刻预测k时刻第q个目标的运动状态矢量，其中，(·)^T表示矩阵或矢量的转置运算，表示k-1时刻预测k时刻第q个目标的位置，表示k-1时刻预测k时刻第q个目标的运动速度；为雷达节点选择变量，当时，k时刻第n部雷达对第q个目标进行照射跟踪，当时，k时刻第n部雷达不对第q个目标进行照射跟踪；Q为过程噪声协方差矩阵，其数学表达式为：

其中，T₀为采样间隔，表示矩阵直积运算，I₂为2阶单位矩阵，r^q为第q个目标的过程噪声强度；F为目标状态转移矩阵，其数学表达式为：