[发明专利]一种雷达机动目标跟踪波形设计方法

说明书

一种雷达机动目标跟踪波形设计方法，属于雷达通信技术领域，具体涉及雷达机动目标跟踪波形设计方法。本发明首先对机动目标构造运动模型，计算滤波器更新矩阵权值、运动模型的混合输入状态及对应的估计误差协方差矩阵，然后利用线性或非线性滤波算法获得各子模型的局部无偏滤波器估值和目标状态估计误差协方差矩阵，进行复合矩阵更新以获得最优融合状态估计及融合估计误差协方差矩阵，在此基础上获得发射波形旋转参数，利用分数阶傅里叶变换旋转用户设定波形得到新的量测误差椭圆及发射波形，最后进行马尔科夫转移概率矩阵的更新，以达到更好的跟踪精度。本发明解决了机动目标跟踪稳健性不强、准确性低的问题。本发明可运用于雷达通信技术。

技术领域

本发明属于雷达通信技术领域，具体涉及雷达机动目标跟踪波形设计方法。

背景技术

战场中机动目标状态往往呈现随机性、多样性特点，使得传统雷达难以有效追踪，成为当前研究的难点。多数研究从接收端数据处理出发，侧重目标状态建模及滤波算法改进(见文献：New interacting multiple model algorithms for the tracking of themaneuvering target，FU X,JIA Y,DU J,et al.；IET control theory&applications,2010,4(10):2184-2194；Dynamic waveform selection for maneuvering targettracking in clutter，WANG Jiantao,QIN Yuliang,WANG Hongqiang,et al；IET Radar,Sonar&Navigation,2013,7(7):815-825)；忽视目标跟踪精度不仅与数据处理方式有关，且受发射波形影响，导致跟踪误差大、鲁棒性差等问题。

新近，波形设计与多传感器接收数据联合处理成为提升机动目标跟踪性能的热点(见文献：Cognitive waveform and receiver selection mechanism for multistaticradar，KILANI M B,NIJSURE Y,GAGNON G,et al；IET Radar,Sonar&Navigation,2016,10(2):417-425；基于波形捷变的多传感器机动目标跟踪，盛丹,王国宏,张翔宇；系统工程与电子技术,2015,(03):485-491)。但多传感器配置耗资过大，数据实时性也难以兼顾；另外，目标模型失配或先验知识缺失下目标跟踪性能也难以保证。为解决目标模型失配问题，常见思路为构造交互多模型(IMM)框架(见文献：跟踪机动目标的雷达波形选择新方法，檀甲甲,张建秋；系统工程与电子技术,2011,(03):515-522+54；Waveform selection formaneuvering targets within an IMM framework，SAVAGE C O,MORAN B；IEEETransactions on Aerospace and Electronic Systems,2007,43(3)；针对机动目标跟踪的雷达发射波形选择，靳标,纠博,苏涛等；电子与信息学报,2014,(08):1912-1918)；但IMM中采用概率加权来联接不同子模型的状态输出，忽视目标状态向量及其误差协方差矩阵中不同维度元素间的相关性，进而影响目标状态匹配性能，使得跟踪误差随时间积累而逐步增大。另外，IMM中固定马尔科夫转移矩阵亦使模型转换速度变慢、精度降低(见文献：马尔可夫矩阵修正IMM跟踪算法，封普文，黄长强，曹林平等；系统工程与电子技术，2013,11:2269-2274.时变转移概率IMM-SRCKF机动目标跟踪算法，郭志,董春云,蔡远利等；系统工程与电子技术,2015,01:24-30)。

以上提出的IMM、MIMM、AIMM等技术跟踪精度差、稳定效果欠佳，不适合工程应用。针对机动目标跟踪模型失配、多模型融合中概率权重难以兼顾速度与位置估计等棘手问题，急需一种有望获得更低的跟踪误差和更强的稳健性的跟踪波形设计方法。

发明内容