[发明专利]基于测距与测向交叉定位区域匹配的航迹关联方法

说明书

本发明公开了一种基于测距与测向交叉定位区域匹配的航迹关联方法。针对径向距离估计准确但方位角估计误差大的双站雷达系统，本发明充分考虑了测量误差对航迹关联的影响，利用两个站量测的约束性和对应关系来提高航迹关联正确率，降低虚警率，在大角度误差的情形下能够实现有效的航迹关联。

技术领域

本发明属于雷达航迹关联技术领域，具体涉及一种基于测距与测向交叉定位区域匹配的航迹关联方法。

背景技术

雷达组网技术相较于单雷达观测而言，可以有效提高目标监测概率，改善目标追踪效果，充分发挥雷达探测性能，现已得到广泛应用。当多雷达目标监测区域出现重叠时，如何分辨不同雷达的航迹是否来源于同一目标具有重要意义，该过程被称为航迹关联。航迹关联一方面可以将来自同一目标的多站航迹互补融合，得到精准、完整的航迹信息；另一方面可以去除同一目标对全局航迹的干扰，简化全局态势，为指挥员的决策提供有力支撑。由于雷达的目标量测存在估计误差，且不同雷达之间估计性能参差不齐，这给航迹关联带来了极大的困扰，尤其当航迹密集、航迹时空差异大时，极易发生误关联。常规的航迹关联方法多是将雷达量测转换为绝对坐标再利用航迹相似性、航迹间拓扑关系、航迹运动状态等进行航迹关联，例如，全局最近邻算法、灰色关联度分析算法、拓扑多边形算法等。然而，经典航迹关联方法大多适用于传感器测量误差小，航迹密度低的情形，当测量误差过大时，传统方法关联性能急剧下降。紧凑型高频地波雷达采用单极子/交叉环天线作为接收天线，具有灵活机动的优势，但易发生方向图畸变，估角误差大，当方向图畸变无法得到有效校正时，估角误差甚至高达数十度。如何对两个紧凑型高频地波雷达所观测的目标航迹进行有效的航迹关联是个难题。

发明内容

针对现有技术不足，本发明提供一种基于测距与测向交叉定位区域匹配的航迹关联方法。在大角度估计误差的情形下，利用双站量测之间的径向距离约束性、方位角约束性进行粗关联，借助可以航迹关联的航迹测距交叉定位目标区域与测向交叉定位目标区域随时间一一对应的特性进行细关联，提高了航迹关联正确率，降低了虚警率，在大角度误差的情形下能够实现有效的航迹关联。

为了达到上述目的，本发明提供的技术方案是一种基于测距与测向交叉定位区域匹配的航迹关联方法，包括以下步骤：

步骤1，获取雷达数据，对雷达数据进行恒虚警检测与峰值检测，根据检测结果在距离多普勒谱中获取目标，并估计目标的径向距离和方位角信息，将检测到的目标进行关联滤波形成航迹，进而构建单站航迹集；

步骤2，设置雷达的参数估计误差范围和雷达最大探测距离；

步骤3，在两航迹集中各取一条航迹，对两条航迹进行时间对齐，并将雷达估计所得的径向距离、方位角按照对齐后的时间统一插值；

步骤4，取某一时刻两个雷达的径向距离加上相应的误差范围后做测距交叉定位，判断是否有交点，若有，则执行步骤5，否则，返回步骤3；

步骤5，对同一时刻两个雷达的方位角信息加上相应的误差范围后做测向交叉定位，判断其是否有交点，若有，则计算该时刻的测距交叉定位目标区域与测向交叉定位目标区域的重叠率，否则，返回步骤3；

步骤6，重复步骤4-5，直至遍历航迹持续时间，累加所有时刻的区域重叠率，计算得到平均重叠率，用于表征两航迹的关联程度；

步骤7，重复步骤3-6，直至遍历两航迹集中所有的航迹组合，得航迹关联程度矩阵；

步骤8，判断航迹关联程度矩阵中所有组合是否符合最大关联准则，若符合，则判定该航迹组合来源于同一目标，即航迹关联；否则，航迹不关联。

而且，所述步骤1中将两雷达连线作为基线，以基线的中点为坐标原点建立直角坐标系，其中基线为x轴，基线的中垂线为y轴。假设两紧凑型高频地波雷达在直角坐标系下的坐标分别为在其共同观测范围内一共存在N_t个目标，其中雷达1可以观测到n₁个目标，雷达2可以观测到n₂个目标，则：