一種沖擊噪聲環(huán)境下的多移動目標跟蹤方法
【專利摘要】本發(fā)明的目的在于提供一種沖擊噪聲環(huán)境下的多移動目標跟蹤方法。該方法先設置特殊的非均勻線陣的陣列結構，將目標鎖定在一個變化的搜索范圍之內，再設計量子文化雁群方法，利用其搜索機制在搜索空間搜索擴展加權信號極大似然方程的最優(yōu)角度值。通過逐漸減小搜索的范圍以及運用智能搜索機制，有效解決了搜索方法的計算量問題。仿真結果表明這種沖擊噪聲環(huán)境下的多移動目標跟蹤方法能夠保證所設計方法的實時性，而且具備陣列擴展的能力和較好的跟蹤精度，在強沖擊噪聲等惡劣噪聲環(huán)境下同樣具有較好的性能。
【專利說明】一種沖擊噪聲環(huán)境下的多移動目標跟蹤方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種移動目標跟蹤方法。
【背景技術】
[0002]測向通常又稱空間譜估計或DOA估計，是陣列信號處理的一個重要研究領域，在無源探測、雷達、聲納和通信等領域都有廣泛的應用。經過幾十年的發(fā)展，基于高斯模型假設的DOA估計理論已經逐步走向完善和成熟。但實際應用中，所遇到的許多隨機信號和噪聲并不是高斯分布的，例如大氣雷電噪聲、通信線路上的瞬間尖峰語音信號和海洋環(huán)境噪聲以及多種人為噪聲等，這些信號中存在顯著的尖峰，都可用特征指數α不同的SaS過程來描述，用傳統(tǒng)的基于二階和四階統(tǒng)計量的方法進行處理不能得到滿意的結果。如何在沖擊噪聲背景下找到既能改善基于分數低階矩測向算法的測向性能，同時又可以擴展陣列孔徑，且能實現對動態(tài)目標的相干信源進行測向的DOA估計算法，是工程應用中遇到的難點。對這些問題的有效解決，才可進一步實現提高雷達和無線通信系統(tǒng)設計的質量和效率，才能使測向技術有更強的實用性。
[0003]經對現有技術文獻的檢索發(fā)現，刁鳴等在《系統(tǒng)工程與電子技術》(2009，Vol.29，N0.12，pp.2046 - 2049)上發(fā)表的“一種新的基于粒子群算法的DOA跟蹤方法”中使用了粒子群算法和極大似然算法進行多移動目標的動態(tài)DOA估計，在高斯噪聲背景下效果較好，但在沖擊噪聲背景下，方法性能惡化嚴重導致失效。趙大勇等在《山東大學學報》(2010，Vol.40, N0.1, pp.133-138)上發(fā)表的“沖擊噪聲背景下的動態(tài)DOA跟蹤”提出了粒子群算法和分數低階矩的極大似然方法求解弱沖擊噪聲環(huán)境下的動態(tài)DOA估計問題，使用分數低階矩的動態(tài)更新能在一定程度上實現動態(tài)DOA估計問題，在信源數大于陣元數的情況下算法就失效了，而且在特征指數小于I的強沖擊噪聲情況下基于粒子群算法和分數低階矩的極大似然方法就失效了。
[0004]已有文獻表明，在沖擊噪聲等惡劣噪聲環(huán)境下，動態(tài)跟蹤的魯棒性問題依舊沒有解決。針對沖擊噪聲環(huán)境下的動態(tài)跟蹤是一個難題，尤其對大于陣元數的多信源進行動態(tài)跟蹤更難，故不能把高斯噪聲環(huán)境下的DOA估計算法直接進行移植。在沖擊噪聲下的魯棒動態(tài)DOA估計首先應能建立高性能的魯棒動態(tài)跟蹤的優(yōu)化方程，沖擊噪聲環(huán)境下經典智能計算方法很難擺脫收斂速度和收斂性能矛盾的制約，在現有計算條件下很難在有限的時間內搜索到最優(yōu)解，需要設計新的智能算法求解沖擊噪聲環(huán)境特別是沖擊噪聲環(huán)境下的魯棒動態(tài)跟蹤問題。
[0005]但使用極大似然算法進行角度估計的一個主要缺點是搜索過程是一個復雜耗時的過程，運算量巨大。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供在惡劣測向背景達到魯棒跟蹤的一種沖擊噪聲環(huán)境下的多移動目標跟蹤方法。[0007]本發(fā)明的目的是這樣實現的:
[0008]本發(fā)明一種沖擊噪聲環(huán)境下的多移動目標跟蹤方法，其特征是:
[0009](I)根據天線個數和測向要求確定天線位置，陣列遠場在0k(k=l，2，"％N)處有N個窄帶點源以平面波入射，入射波長為λ，入射到由M個各向同性的陣元構成的非均勻特殊線陣上，陣元的放置滿足如下的條件:第i個陣元相對于第一個陣元的間距為〈…<dM,其值都是半波長的整數倍，并滿足Ω = {d1-dj I i, j=l, 2，…，Μ}是完整的，即Ω = {-(1μ，...，0，...，(1μ}，陣列接收的快拍數據可表示為x(k)=A(0)s(k)+n(k),式中 X(k) = [Xl(k)，X2(k)，...，XM(k)]T 為 MXl 維陣列快拍數據矢量，S(t) = [Sl(t)，S2(t)，H%SN(t)]T 為 NXl 維非高斯信號矢量，θ=(θ” θ2，…，ΘΝ)為信源方位矢量，Α( Θ ) = [a( Θ Θ 2)…a( θ N)]是信號導向矢量矩陣，其中第i個導向矢量
【權利要求】
1.一種沖擊噪聲環(huán)境下的多移動目標跟蹤方法，其特征是: (O根據天線個數和測向要求確定天線位置，陣列遠場在0k(k=l，2，"、N)處有N個窄帶點源以平面波入射，入射波長為λ，入射到由M個各向同性的陣元構成的非均勻特殊線陣上，陣元的放置滿足如下的條件:第i個陣元相對于第一個陣元的間距為〈…<dM,其值都是半波長的整數倍，并滿足Ω = {d1-dj I i, j=l, 2，…，Μ}是完整的，即Ω = {-(1μ，...，0，...，(1μ}，陣列接收的快拍數據可表示為x(k)=A(0)s(k)+n(k),式中 X(k) = [Xl(k)，X2(k)，...，XM(k)]T 為 MXl 維陣列快拍數據矢量，S(t) = [Sl(t)，S2(t)，H%SN(t)]T 為 NXl 維非高斯信號矢量，θ=(θ” θ2，…，ΘΝ)為信源方位矢量，Α( Θ ) = [a( Θ Θ 2)…a( θ N)]是信號導向矢量矩陣，其中第i個導向矢量-12MsmW/2，…，e—-12^wsi叫)/Af , (i=l，2，…，N) 次采樣數據的無窮范數歸一化信號對々)=ga:)，Mkl…(/()]' = Λ*(Α.)/ιτ--?χ{|χ/Α:)|}，其分數低階協(xié)方差為c (k)，其中第 i 維第 j 列元素為 Clj (k) = X1- (k) |3ζ (k)fl Xj (k) |xy (?)ρ1, * 為共軛算子，P為分數低階協(xié)方差參數，把非均勻線陣可虛擬成更多個陣元的均勻線陣，陣列的最大相關延遲為Ma,則虛擬出的均勻直線陣陣元個數為Μ+1~Ma+1,設￡ = *^.?則陣元坐標矢量



2為(1=?, d2,...，(!」=ε [ni,...，％]，Ii1,…，nM都為整數，則接收陣列的分數低階協(xié)方差 (MXM維河以寫作
2.根據權利要求1所述的一種沖擊噪聲環(huán)境下的多移動目標跟蹤方法，其特征是:加權常數n的取值為n=0.06。
【文檔編號】G01S13/66GK103902826SQ201410131481
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年4月2日 優(yōu)先權日:2014年4月2日
【發(fā)明者】高洪元, 李晨琬, 刁鳴, 李力, 徐從強 申請人:哈爾濱工程大學