[发明专利]基于射频隐身的组网雷达多目标跟踪采样间隔控制方法

摘要

本发明涉及一种基于射频隐身的组网雷达多目标跟踪采样间隔控制方法，属于雷达信号处理技术领域。本方法包括如下步骤：(1)根据各目标雷达散射截面数据库与目标运动状态先验知识，获取各目标相对不同雷达的RCS值以及各目标相对不同雷达的距离；(2)构建带有雷达分配变量和采样间隔等辐射资源参数变量的贝叶斯克拉美罗下界作为表征各目标跟踪精度的衡量指标；(3)根据预先设定的目标q跟踪精度门限建立基于射频隐身的组网雷达多目标跟踪采样间隔控制模型；(4)采用基于射频隐身的组网雷达多目标跟踪采样间隔控制方法，在各个时刻选择合适的雷达以最大采样间隔对相应目标进行跟踪。本发明提升了组网雷达系统在多目标跟踪过程中的射频隐身性能。

主权项

1.一种基于射频隐身的组网雷达多目标跟踪采样间隔控制方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)考虑由NR部时间、空间、频率同步的相控阵雷达组成的组网雷达系统，在跟踪NT(NT≤NR)目标的各个时刻，每部雷达发射信号对目标进行辐射，且只能接收来自自身辐射信号的目标回波信号，同时，各个时刻每部雷达最多只能跟踪一个目标；根据各目标雷达散射截面数据库与目标运动状态先验知识，获取各目标相对不同雷达的RCS值以及各目标相对不同雷达的距离；(2)构建带有雷达分配变量和采样间隔等辐射资源参数变量的贝叶斯克拉美罗下界作为表征各目标跟踪精度的衡量指标，如下所示：k‑1时刻目标q的预测BCRLB表示为：式中，上标(·)^T表示矩阵的转置；上标(·)^‑1表示矩阵的逆；表示数学期望运算；为k‑1时刻目标q中运动模型m的预测概率；是一个二元变量，当时，表示k时刻第i部雷达对目标q进行跟踪，当时，表示k时刻第i部雷达不对目标q进行跟踪；Q^q为目标q过程噪声的协方差矩阵，表示为：其中，为目标q的过程噪声强度；ΔT^q为目标q的采样间隔；为目标q在模型m时的状态转移矩阵，其中，表示匀速运动模型，表示具有正角速度ω+的协调转弯运动模型，表示具有负角速度ω_‑的协调转弯运动模型；表示k‑1时刻第i部雷达对目标q的预测雅克比矩阵，表示为：其中，c_v为光速；x为目标运动位置X轴上的坐标，y为目标运动位置Y轴上的坐标，x₁为第1部雷达在X轴上的坐标，y₁为第1部雷达在Y轴上的坐标，为第N_R部雷达在X轴上的坐标，为第N_R部雷达在Y轴上的坐标；为k‑1时刻第i部雷达与目标q之间的距离预测值，其中：i表示雷达序号；(x^q(k|k‑1)，y^q(k|k‑1))为k‑1时刻目标q的预测位置；表示k‑1时刻第i部雷达对目标q量测噪声协方差矩阵的预测值，表示为：其中，表示k‑1时刻第i部雷达对目标q时延测量误差协方差矩阵的预测值，表示k‑1时刻第i部雷达对目标q方位角测量误差协方差矩阵的预测值，且有：其中，与分别表示k‑1时刻第i部雷达对目标q时延和方位角估计均方误差的预测值，由下式进行计算：其中，B_i为第i部雷达发射信号的有效带宽，D_i为第i部雷达的天线孔径，为k‑1时刻第i部雷达对目标q的预测SNR，表示为：式中，P_t，i为第i部雷达发射机对目标q的辐射功率，G_t，i为第i部雷达的发射天线增益，G_r，i为第i部雷达的接收天线增益，为目标q相对第i部雷达的RCS，λ为雷达发射机波长，G_RP为雷达接收机处理增益，k_B为玻尔兹曼常数，T_o为雷达接收机噪声温度，B_r，i为是第i部雷达接收机匹配滤波器的带宽，F_r，i是第i部雷达接收机的噪声系数；(3)根据预先设定的目标q跟踪精度门限建立基于射频隐身的组网雷达多目标跟踪采样间隔控制模型，如下所示：式中，Tr{·}表示求矩阵的迹，约束条件C1表示目标q跟踪误差不大于预先设定的跟踪精度门限约束条件C2表示下一时刻对目标q的采样间隔ΔT^q(k)从预先设定的采样间隔集合中进行选择，且ΔT₁＞ΔT₂＞…＞ΔT_Num；约束条件C3表示k时刻的雷达分配方式为一个二元选择变量；约束条件C4表示k时刻第i部雷达最多跟踪一个目标；约束条件C5表示k时刻每个目标由一部雷达进行跟踪；(4)采用基于射频隐身的组网雷达多目标跟踪采样间隔控制方法，在各个时刻选择合适的雷达以最大采样间隔对相应目标进行跟踪。