[发明专利]一种基于子频段的轨迹交叉目标关联方法

权利要求书

1.一种基于子频段的轨迹交叉目标关联方法，其特征在于：首先将宽带的整个带宽分解成若干个子频段，然后分别对各个子频段进行波束形成处理，然后利用每个目标不同子频段声能量信息和连续谱信息筛选出目标特征子频段，利用特征子频段信息进行目标交叉前后的轨迹关联，从而解决多目标跟踪轨迹交叉失跟问题；具体包括如下步骤：

(1)子频段谱形成

假设声纳阵元接收到的时间快拍为x(n)＝[x₁(n),…,x_M(n)]，对其作FFT转换到频率快拍X(f)＝[X₁(f),…,X_M(f)]，其中n为时间快拍点，f为FFT频点，M为阵元数目，频域波束形成后所获得的波束输出为B(f,θ_i)：

B(f,θ)＝w(f,θ)·X(f) (1)

其中，θ为波束号，w(f,θ)为其对应的响应向量；

假设整个处理频带为[f_min f_max]，被分成L个子频段，第l个子频段频率范围为[f_l.minf_l.max]，对每个子频段进行波束形成，得到每个子频段的波束输出，即

对每个B_l(f,θ)进行平方检波，最终得到t时刻第l个子频段的输出为P_l(θ,t)；

t时刻所有子频段合成后得到整个处理频段输出为P_FULL(θ,t)，即

(2)特征子频段筛选

特征子频段筛选方法如下：

对每个子频段以及合成后的结果分别进行归一化，得

P_l'(θ,t)＝P_l(θ,t)/max(P_l(θ,t)) (4)

P'_FULL(θ,t)＝P_FULL(θ,t)/max(P_FULL(θ,t)) (5)

定义第i号目标在第l子频段相对于整个频段的能量溢出为

表示某个时间段的能量溢出，表示累积时间的能量溢出，其中第k个时间段表示为[t_i,start t_i,end]，长度为N_t，时间长度可根据实际情况设定，θ_i表示第i号目标在t_i时刻的波束号；

t时刻的每个子频段波束θ在整个处理频段中的能量占比为

计算每个子频段中目标在某个时间段内的平均能量占比为

其中，表示第l个子频段中i号目标在第k个时间段内的平均能量占比，第l个子频段中i号目标在累积能量占比表示为

表示目标在不同子频段内的能量强度；

定义i号目标和j号目标在第l个子频段中的能量强度差为即

当某个子频段满足以下条件时

称该子频段为特征子频段，其中E₀、Δ₀可选；假设通过子频段筛选获得了L'个特征子频段，目标交叉跟踪处理在这些特征子频段中进行；

(3)子频段目标交叉跟踪处理

假设两个目标轨迹交叉前的时间段为k_before，轨迹交叉结束后的时间段为k_after，则两个目标跟踪前后在特征子频段的平均能量占比分别为计算跟踪前后的目标的互相关系数：

其中，-1≤ρ_ij≤1,ρ_ii＝1；

根据交叉轨迹示意图分别计算ρ₁₃、ρ₂₄、ρ₁₄、ρ₂₃，定义关联系数为η

η＝(ρ₁₃+ρ₂₄)-(ρ₁₄+ρ₂₃) (17)

当

其中η₀≥0，η值越大，表明关联置信度越大，轨迹交叉跟踪关联完成。