一種可并行切換的遠程雷達航跡起始方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于雷達信號處理領域，具體涉及一種可并行切換的遠程雷達航跡起始方 法。
【背景技術】
[0002] 航跡起始作為跟蹤的第一步，能否實現(xiàn)航跡的快速起始顯然是能否實現(xiàn)快速跟蹤 的重要因素之一。航跡起始在各種航跡處理的情況下都存在，單目標安靜環(huán)境和多目標安 靜環(huán)境情況下，航跡起始處理相對比較簡單，單目標嘈雜環(huán)境和多目標嘈雜環(huán)境下的航跡 起始處理相對比較復雜。對于多目標航跡管理來說，航跡起始是第一步，是進行航跡跟蹤 (維持）的基礎，近年來隨著復雜新技術的出現(xiàn)，戰(zhàn)爭環(huán)境越來越復雜，在多目標航跡管理 領域也出現(xiàn)了很多研究成果，但主要是針對航跡融合、目標跟蹤等方面，航跡起始方面的研 究成果很少。而且對于工程項目來說，一般涉及到概率、似然函數(shù)計算的航跡起始方法，僅 僅只能作為方法上的探討，不能用于工程項目中來。如何找到一種算法，能夠在快速航跡起 始和正確航跡起始概率之間找到一個較好的折中，便于工程實現(xiàn)，成為研究的重點。
[0003] 標準Hough變換法--該方法屬于批處理方法，它將過去TotalScan個掃描周期 的量測數(shù)據(jù)同時處理，以確定出可能的目標航跡。Hough變換的基本原理是將測量空間中的 一點變換到參數(shù)空間中的一個曲線或是曲面；而具有同一參量特征的點會在變換后的參數(shù) 空間相交；通過判斷交點處的積累程度來完成對特征曲線檢測，從而判定真實航跡是否存 在。由于Hough變換具有對局部缺損的不敏感以及對隨機噪聲的魯棒性，且適用于并行處 理等優(yōu)點，使其成為當前航跡起始方法的研究熱點。隨機Hough變換法（RHT)-一RHT是由 LeiXu等提出的一種概率Hough變換法。與標準Hough變換相比，隨機Hough變換使用三 個新操作機制：在圖像空間隨機抽樣、參數(shù)空間的動態(tài)聯(lián)接列表、連接圖像空間和參數(shù)空間 的收斂映射。RHT采用多到一映射，避免了標準Hough變換一到多映射所引起的龐大計算 量；采用動態(tài)鏈表結(jié)構(gòu)，降低內(nèi)存需求。RHT廣泛應用于航跡起始領域。
[0004] 修正Hough變換--該方法由Chen J在標準Hough變換基礎上提出的一種改進方 法。中將由雷達接收到的連續(xù)TotalScan個掃描時間量測變換成參數(shù)空間，計算斜距（參 數(shù)值）差分函數(shù)；根據(jù)航跡起始兩個判據(jù)進行判斷：
[0005] (1)過零交叉點的角度必須非常接近。
[0006] (2)過零交叉點處角度的斜率符號必須相同。
[0007] 如果滿足條件，判斷目標加速度以及航跡之間的夾角是否滿足一定約束，如滿足 約束，則這些量測就可以形成一條航跡。在修正Hough變換基礎上又加上一個條件，就是量 測必須滿足速度選通條件才能使用修正Hough變換變換到參數(shù)空間，這樣使修正Hough變 換變換到參數(shù)空間，這樣使修正Hough變換的量測點數(shù)量大大減少，達到快速起始航跡的 目的。
[0008] 但是對基于一步延時的修正Hough變換航跡起始算法，起始拍數(shù)TotalScan越多， 航跡起始時間越長，航跡起始成功率并無明顯改善，虛假航跡起始率提高?；谝徊窖訒r的 修正Hough變換航跡起始算法的航跡起始成功率只在檢測概率Pd= 1時效果比較好。對 于快速隨機Hough變換航跡起始算法，起始拍數(shù)TotalScan越多，航跡起始時間并無明顯變 化，航跡起始成功率提高，虛假航跡起始率提高。雜波密度Lambda越大，虛假航跡起始率越 尚。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的目的在于提供一種可并行切換的遠程雷達航跡起始方法，以克服上述現(xiàn) 有技術存在的缺陷，本發(fā)明采用自適應切換函數(shù)對航跡起始的主要因素的權(quán)重進行匹配， 并通過折扣判斷系數(shù)進行航跡起始方法切換，能夠最快最準確的起始航跡。
[0010] 為達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：
[0011] -種可并行切換的遠程雷達航跡起始方法，包括以下步驟：
[0012] 步驟一：采集雷達返回的二維能量數(shù)據(jù)，并計算雷達檢測概率Pd，從獲得 TotalScan拍數(shù)據(jù)中計算出雜波密度Lambda;
[0013] 步驟二：通過以下公式計算折扣判斷系數(shù)Dis:
[0014]Dis= 0?2*3/TotalScan+0. 6*Pd+0. 2*Lambda/30;
[0015] 其中，Dis表示折扣判斷系數(shù)，TotalScan表示起始拍數(shù)，Pd表示雷達檢測概率， Lambda表示雜波密度；
[0016] 步驟三：當Dis〈0. 8時采用快速隨機Hough變換航跡起始方法，當Dis彡0. 8時采 用基于一步延時的修正Hough變換航跡起始方法。
[0017] 進一步地，還包括步驟四：計算折扣評價系數(shù)P，并采用折扣評價系數(shù)P評價航 跡起始效果，P值越小則航跡起始效果越好；
[0019]其中，Pt是航跡起始成功率，PF是虛假航跡起始率，t是起始時間。
[0020] 進一步地，所述的快速隨機Hough變換航跡起始方法包括以下步驟：
[0021] (1)選擇雷達距離平面（x，y)作為量測空間，定義航跡參數(shù)集是P= [p。，score] 的動態(tài)聯(lián)接列表，初始化航跡參數(shù)集P=NULL，采樣次數(shù)k= 1，設置閥值T;
[0022] (2)定義TotalScan拍中數(shù)據(jù)點Di=(X;，y;)，其中i= 1，2, 3. ??n，從第k拍中隨 機選取一個量測點Zi (k) = (Xi,y;)，從第k+1拍中隨機選取一個量測點Zj (k+1) =Uj,y_j);
[0023] (3)計算兩個量測點之間的距離dist=IZl(k)-Zj(k+1)I，求出兩量測點之間的速 度V=dist/Ts，如果vmin<V<Vmax，則進入步驟（4)，否則，進入步驟⑵；其中，Ts表示兩 個量測點的采樣間隔，^_和V_分別為目標的最大速度和最小速度；
[0024] (4)計算兩個量測點所確定的直線參數(shù)p。=( 0。，P。）；
[0025] (5)如果k= 1，轉(zhuǎn)步驟（6);否貝1J，在P中找一個Pc= ( 0 c,PJ，如果 9c_ 9。1彡A9且IpC-Pol彡aP，則將Pc的score加1 ;否則將p。插入P，并令pc的 score為1 ;其中，A0和Ap是容許誤差；
[0026] (6)使用采樣終止規(guī)則限制采樣次數(shù)，如果滿足規(guī)則，則第k拍和第k+1拍采樣結(jié) 束，k=k+1，轉(zhuǎn)步驟（7);如果不滿足規(guī)則，則轉(zhuǎn)步驟（2);
[0027] (7)如果k>TotalScan，轉(zhuǎn)步驟（2);否則，將P中score多T對應的pc提取出來， 保存在矩陣Para中，Para即為檢測出來的航跡參數(shù)，航跡起始結(jié)束。
[0028] 進一步地，所述的基于一步延時的修正Hough變換航跡起始方法包括以下步驟：
[0029] (1)定義TotalScan拍中數(shù)據(jù)點Di=(X;，y;)，其中i= 1，2, 3. ??n，設置目標的最 大速度Vniax和最小速度V
[0030] (2)取雷達的第k拍的第i個量測點ZiQO作為航跡起始的起點，進行一步外推， 與第k+1拍的第j個量測點Z](k+1)進行遍歷式關聯(lián)，求出第k拍與第k+1拍量測間的速 度L，將滿足條件V_<VV_的兩拍量測點保存；
[0031] (3)取滿足步驟⑵中條件的量測點作為航跡起始的中間點，進行一步外推，與 k+2拍的第m個量測Zni(k+2)進行遍歷式關聯(lián)，求出第k+1拍與第k+2拍量測點間的速度 Vw
[0032] (4)根據(jù)式P = X cos 0+y sin 0解算出第k拍量測點與第k+1拍量測點的參數(shù) 9 ^和PV并保存在候選航跡矩陣P (k)中；
[0033] (5)根據(jù)式P = X cos 0+y sin 0解算出第k+1拍量測點與第k+2拍量測點的參 數(shù)叫"和P^分別與POO中的參數(shù)進行比較；
[0034] (6)若I9 jm-0 ^I<A0，且0 "和0jm處的斜率相同，其中A0是允許誤差， 那么將這三拍量測點同時保存到航跡矩陣Para中，Para即為檢測出來的航跡參數(shù)，航跡起 始結(jié)束。
[0035] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下有益的技術效果：
[0036] 本發(fā)明將基于一步延時的修正Hough變換航跡起始方法和快速修正Hough變換航 跡起始方法并行運行，引入折扣判斷系數(shù)Dis對兩種航跡起始算法的判斷切換，在低雜波 密度的情況下運用快速修正Hough變換能快速的航跡起始方法，用時較短。在高雜波密度 的情況下采用基于一步延時的修正Hough變換，該方法能在這種環(huán)境下較好的起始航跡。 本發(fā)明通過對主要因素的權(quán)重匹配完美解決了該何時切換才能最快最準確的起始航跡。通 過以上兩種算法的切換實現(xiàn)了在復雜多變的情況下，能做到兩種算法自動判優(yōu)實現(xiàn)在不同 雜波密度，不同檢測概率，不同檢測拍數(shù)的情況下更快速和準確的起始航跡。這比現(xiàn)有的單 一的算只能適應特定環(huán)境下起始航跡有了更好的效果。
【附圖說明】
[0037] 圖1是本發(fā)明的航跡起始方法流程圖；
[0038]圖2是基于一步延時的修正Hough變換航跡起始結(jié)果圖（TotalScan= 3)，其中 (a)表示不同雜波密度下的折扣判斷系數(shù)值；(b)表示表示不同雜波密度下的折扣評價系 數(shù)值；（c)表示不同雜波密度下的航跡起始成功率的值；(d)表示不同雜波密度下的虛假航 跡起始率的值；
[0039]圖3是快速隨機Hough變換航跡起始結(jié)果圖（TotalScan= 3)，其中（a)表示不 同雜波密度下的折扣判斷系數(shù)值；(b)表示表示不同雜波密度下的折扣評價系數(shù)值；(c)表 示不同雜波密