一種分布式外輻射源雷達組網探測的航跡融合方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于雷達信號處理技術領域，涉及一種分布式外輻射源雷達組網探測的航 跡融合方法，進一步涉及一種基于交互式多模型（IMM)算法的分布式外輻射源雷達組網探 測的航跡融合方法，用于在分布式外輻射源雷達組網探測中對目標進行航跡融合。
【背景技術】
[0002] 外輻射源雷達指的是一種本身不發射電磁波，而利用非合作照射源對目標進行探 測、定位和跟蹤的新體制雷達，因為其發射源的信號波形和信號功率不受控，且輻射源的空 間分布和覆蓋范圍受限，這就導致單站外輻射源雷達的觀測信息中包含較多的雜波和虛 警，所探測的目標信息的置信度低。伴隨著近年來通信技術的發展，各雷達站點間實時通信 成為了可能，由此推進了利用多站外輻射源雷達的觀測信息，通過時間和空間的信息融合， 來改善多目標定位和跟蹤性能的分布式外輻射源雷達組網探測的發展。目前各種體制雷 達所采用的多站組網探測主要包括三種結構：第一種是雷達各分布站點分別探測目標信息 (距離和多普勒等），但各站點不具備解析目標狀態（目標位置和速度等）的能力，只是把 探測到的目標信息傳送到融合中心，由融合中心來解析目標狀態，這種架構稱為集中式雷 達組網探測；第二種是雷達各分布站點不但能探測目標信息，同時各站點能夠根據各自的 探測信息解析目標狀態，然后將解析的目標狀態傳送到融合中心，在融合中心進行目標狀 態的融合，這種結構稱為分布式雷達組網探測；第三種是雷達各分布站點中只有部分站點 同時具備目標信息探測和目標狀態解析的能力，其余站點只能探測目標信息，具備目標狀 態解析能力的站點將目標狀態傳送到融合中心，只具備探測能力的站點將探測到的目標信 息傳送到融合中心，在融合中心站點完成目標信息和目標狀態的融合，這種結構稱為混合 式雷達組網探測。在上述三種結構中，分布式雷達組網探測相比于集中式雷達組網探測具 有傳送信息量少，通信帶寬窄的優勢；同時，分布式雷達組網探測相比于混合式雷達組網探 測具有結構簡單，造價低廉的優勢，因此，分布式雷達組網探測在外輻射源雷達組網探測中 得到了較為廣泛的應用。
[0003] 分布式外輻射源雷達組網探測在融合中心進行目標狀態融合時，較常見的是進行 目標航跡的融合，即對各站點針對同一目標局部解析形成的航跡進行融合。目前實踐中采 用的航跡融合算法通常是按照一定的融合準則對各站點傳送過來的目標狀態進行加權，將 加權的結果作為最終的目標航跡融合的結果。這樣的加權融合，由于未考慮各站點對目標 進行局部解析時因運動模型單一引入的模型誤差，從而導致該模型誤差仍然保留在目標航 跡融合的結果中，造成了航跡融合精度的下降。
【發明內容】
[0004] 針對上述已有技術的不足，本發明的目的在于提出一種分布式外輻射源雷達組網 探測的航跡融合方法，該方法提出基于IMM算法對加權融合后的航跡進行濾波，即通過多 模型交互轉換更加精確地得到目標的運動模型；本發明方法能夠克服分布式外輻射源雷達 組網探測中融合中心未考慮分布站點的模型誤差而造成的融合航跡精度差的缺點，因而能 夠提高對目標航跡融合的精度。
[0005] 為達到上述技術目的，本發明采用以下技術方案予以實現。
[0006] -種分布式外輻射源雷達組網探測的航跡融合方法，其特征在于，包括以下步 驟：
[0007] 步驟1，外輻射源雷達各分布站點分別探測當前時刻的目標信息，并分別解析得到 各分布站點對應的當前時刻的目標狀態，外輻射源雷達各分布站點獲得其對應的當前時刻 的局部航跡，該局部航跡包含狀態向量和協方差矩陣；外輻射源雷達各分布站點將獲得的 各個當前時刻的局部航跡傳送到融合中心；
[0008] 步驟2,融合中心根據外輻射源雷達每個分布站點傳送過來的對應的當前時刻的 局部航跡中所包含的狀態向量和協方差矩陣，判斷外輻射源雷達各分布站點的各個當前時 刻的局部航跡是否來自于同一目標，對所有來自于同一目標的外輻射源雷達分布站點的當 前時刻的局部航跡進行加權融合，得到當前時刻的加權融合后的航跡，該當前時刻的加權 融合后的航跡包含當前時刻的融合狀態向量和當前時刻的融合協方差矩陣；
[0009] 步驟3,在融合中心設置IMM濾波器，對步驟2所述當前時刻的加權融合后的航跡 進行I麗濾波，計算得到當前時刻I麗濾波的交互輸出狀態向量和交互輸出協方差矩陣；
[0010] 步驟4,如果外輻射源雷達各分布站點繼續跟蹤目標，則令當前時刻增加1，返回 步驟1 ;否則，IMM濾波結束，保存步驟3所得當前時刻IMM濾波的交互輸出狀態向量和交互 輸出協方差矩陣。
[0011] 本發明與現有技術相比具有以下優點：
[0012] 第一，本發明在融合中心基于1麗算法對加權融合后的航跡進行濾波，在濾波過 程中將目標運動模型設定為多種運動模型的疊加，從而減小了外輻射源雷達各分布站點 在局部濾波時因為使用單一目標運動模型而引入的模型誤差，提高了對目標航跡融合的精 度；
[0013] 第二，本發明在融合中心設置1麗濾波器，避免了在外輻射源雷達各分布站點同 時使用MM濾波器，減少了濾波器的個數，從而減少了運算量，并加快了運算速度，節省了 存儲空間；同時本發明可根據實際需要在融合中心增加或減少目標運動模型的個數，而不 需要改變融合中心的IMM濾波器的結構，可移植性強；
[0014] 第三，本發明方法使得分布式外輻射源雷達組網探測的整體結構更為簡單，造價 低廉，應用面廣。
【附圖說明】
[0015] 下面結合【附圖說明】和【具體實施方式】對本發明作進一步詳細說明。
[0016] 圖1為本發明的I麗濾波的數據流向圖；
[0017] 圖2為兩種方法所得的目標航跡沿X方向的航跡精度對比圖；
[0018] 圖3為兩種方法所得的目標航跡沿X方向的航跡精度對比圖；
[0019] 圖4為實測實驗的航跡誤差圖。
【具體實施方式】
[0020] 參照圖1，本發明的一種分布式外輻射源雷達組網探測的航跡融合方法，包括以下 具體步驟：
[0021 ] 步驟1，外輻射源雷達各分布站點分別探測當前時刻的目標信息，并分別解析得到 各分布站點對應的當前時刻的目標狀態，外輻射源雷達各分布站點獲得其對應的當前時刻 的局部航跡，該局部航跡包含狀態向量和協方差矩陣；外輻射源雷達各分布站點將獲得的 各個當前時刻的局部航跡傳送到融合中心。
[0022] 步驟2,融合中心根據外輻射源雷達每個分布站點傳送過來的對應的當前時刻的 局部航跡中所包含的狀態向量和協方差矩陣，判斷外輻射源雷達各分布站點的各個當前時 刻的局部航跡是否來自于同一目標，對所有來自于同一目標的外輻射源雷達分布站點的當 前時刻的局部航跡進行加權融合，得到當前時刻的加權融合后的航跡，該當前時刻的加權 融合后的航跡包含當前時刻的融合狀態向量和當前時刻的融合協方差矩陣；
[0023] 步驟2的具體子步驟為：
[0024] 2. 1按照Singer-Kanyuck算法判斷外福射源雷達各分布站點的各個當前時刻的 局部航跡是否來自于同一目標；
[0025] 2. 2對步驟2. 1中所有判斷為來自于同一目標的外輻射源雷達分布站點的各個當 前時刻的局部航跡按照Bar-Shalom-Campo算法進行加權融合，得到當前時刻的加權融合 后的航跡，該當前時刻的加權融合后的航跡包括：當前時刻的融合狀態向量、當前時刻的融 合協方差矩陣；將當前時刻記為k時刻，當前時刻的融合狀態向量記為卟1/〇，當前時刻 的融合協方差矩陣記為Pi (A' I A )
[0026] 步驟3,在融合中心設置IMM濾波器，對步驟2所述