一种基于关联速度的雷达目标航迹的检测方法.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 104076354 A (43)申请公布日 2014.10.01 C N 1 0 4 0 7 6 3 5 4 A (21)申请号 201410322597.1 (22)申请日 2014.07.08 G01S 13/66(2006.01) G06F 19/00(2011.01) (71)申请人西安电子科技大学 地址 710071 陕西省西安市太白南路2号 (72)发明人吴建新 鲁缘政 王彤 (74)专利代理机构西安睿通知识产权代理事务 所(特殊普通合伙) 61218 代理人惠文轩 (54) 发明名称 一种基于关联速度的雷达目标航迹的检测方 法 (57) 摘要 本发明公开。

2、了一种基于关联速度的雷达目标 航迹的检测方法，涉及雷达技术领域，其步骤为： 步骤1，利用回波数据获取对应分辨单元处的幅 度值；步骤2，设置第一级恒虚警检测门限对回波 数据进行滤波，获取滤波后的幅度值；步骤3，设 定分辨单元处值函数；步骤4，计算积累后的每一 帧的回波数据的速度关联航迹递归积累的值函 数；步骤5，设置第二级检测门限，获取超过门限 的目标所在的分辨单元；步骤6，对数据进行回溯 处理，获得所有航迹每一帧所在的分辨单元；步 骤7，从所有航迹中确定真正的目标航迹。本发明 引入了关联速度算法，减少了处理数据量，减少了 目标航迹错误关联，减少了虚假航迹，实现了在低 SNR下对机动多目标跟踪。。

3、 (51)Int.Cl. 权利要求书4页 说明书12页 附图3页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书4页 说明书12页 附图3页 (10)申请公布号 CN 104076354 A CN 104076354 A 1/4页 2 1.一种基于关联速度的雷达目标航迹的检测方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤1，雷达发射信号扫描目标的监测区域，并接收监测区域内的回波数据；雷达采取 对监测区域进行扫描的方式接收回波数据，将每次完成该监测区域的一次扫描作为一帧， 共扫描K帧，则接收K帧的回波数据； 设定监测区域为x-y二维平面，目标在其中运动，设定二维平面的x轴有N x。

4、 个分辨单 元，y轴有N y 个分辨单元，则第k帧的回波数据在分辨单元(i,j)处幅度值为i 1,N x ，j1,N y ；其中，帧数k1,2,K，其中，K表示帧的总数目并且K取奇数； 若第k帧的回波数据在分辨单元(i,j)中无目标，则第k帧的回波数据在分辨单元(i,j)处 幅度值 k (i,j)为零均值的高斯白噪声；若第k帧的回波数据在分辨单 元(i,j)中有目标，则第k帧的回波数据在分辨单元(i,j)处幅度值 A表示目标幅度； 步骤2，设置第一级恒虚警检测门限V；利用第一级恒虚警检测门限V对第k帧的回 波数据在分辨单元(i,j)处幅度值进行滤波：如果第k帧的回波数据在分辨单元 (i,j)处。

5、幅度值设定第k帧的回波数据在分辨单元(i,j)处滤波后幅度值 z k (i,j)0；如果第k帧的回波数据在分辨单元(i,j)处幅度值则第k帧的回 波数据在分辨单元(i,j)处滤波后幅度值z k (i,j)等于幅度值 在对第k帧的回波数据在分辨单元(i,j)处幅度值进行滤波之后，得到滤波后 的回波数据幅度值z k (i,j)； 步骤3，设定第k帧的回波数据在分辨单元(i,j)处的值函数I k (i,j)，令值函数 I k (i,j)等于滤波后的回波数据幅度值z k (i,j)，即值函数I k (i,j)表征第k帧的回波数据 在分辨单元(i,j)的滤波后幅度值； 步骤4，设定偶数帧2,4,K-1和。

6、第1帧的回波数据的速度关联航迹递归积累的值 函数等于第h帧的回波数据在分辨单元(i,j)处的值函数I h (i,j)，h1,2,4, ,K-1；确定滤波后回波数据的幅度值z k (i,j)对应的奇数帧t，t3,5,K，求取每个 奇数帧对应的搜索范围Q(i,j)；根据搜索范围Q(i,j)求出关联搜索区间D；根据关联搜索 区间D确定每个奇数帧的回波数据的速度关联航迹递归积累的值函数 根据每个奇数帧的回波数据的速度关联航迹递归积累的值函数偶数帧 2,4,K-1和第1帧的回波数据的速度关联航迹递归积累的值函数得到积累后 的每一帧回波数据的速度关联航迹递归积累的值函数 步骤5，设定第二级恒虚警检测门限V。

7、 T ；在第K帧的回波数据的速度关联航迹递归积累 的值函数中确定的F个目标回波数据所在的分辨单元F为自然 数；第K帧中的F个目标回波数据对应F条目标航迹； 步骤6，设定回溯奇数帧t * ，t * 按照K,K-2,5,3的顺序进行航迹回溯处理，即： 权 利 要 求 书CN 104076354 A 2/4页 3 确定第f条目标航迹在第t * 帧时所在的分辨单元利用目标航迹在第t * 帧时所在 的分辨单元确定在第t * -1帧所在的分辨单元在t * -2帧所在的分辨单元 得到第f条目标航迹从第1帧至第K帧所在的分辨单元f1:F，F 为目标航迹的数目；再由第f条目标航迹所在的分辨单元获取F条目标航迹所。

8、在的分辨单 元； 步骤7，从F条目标航迹中确定出真正航迹；包括： 7a)将每条目标航迹中有L个帧相同的分辨单元的航迹分为一类，并且放到一 个检索集合M n 中，即，检索集合M n 中的b条目标航迹是有L个帧相同的分辨单元的；其中， n表示检索集合的个数，L通常取帧数K的1/5至1/3，b是自然数，表示具有相同的L个帧 分辨单元的航迹的数目； 7b)在每一个检索集合M n 中，对具有L个帧相同的分辨单元的b条目标航迹进 行虚假航迹剔除，即选择检索集合M n 中b条目标航迹中第K帧值函数最高 的一条航迹作为真正航迹，其余的作为虚假子航迹进行剔除；其中b1表示检索集合M n 中第 b1条航迹，且第b。

9、1条航迹的值函数最高，b11,2,b，表示第b1条航迹在第 K帧时对应航迹所在分辨单元(i,j)处的值函数； 7c)经虚假航迹剔除，每一个检索集合中仅保留一条目标航迹，则从F条目标航迹中跟 踪到n条真正航迹。 2.根据权利要求1所述的一种基于关联速度的雷达目标航迹的检测方法，其特征在 于，步骤4包括以下子步骤： 4a)偶数帧2,4,K-1和第1帧的回波数据的速度关联航迹递归积累的值函数为 h1,2,4,K-1； 4b)选择滤波后的回波数据幅度值z k (i,j)对应的奇数帧t3,5,K；从t3 开始进行奇数帧的回波数据的速度关联航迹递归积累； 4c)设定奇数帧的回波数据的值函数需要满足的条件为。

10、I t (i,j)0，求取所有满足该条 件的奇数帧值函数的分辨单元(i,j)，再对满足条件的分辨单元(i,j)求取第t帧的回波数 据值函数 4d)令t增加2，重复步骤4c)的过程；当tK完成时，奇数帧的回波数据的关联航迹 递归积累过程终止，得到每一奇数帧的关联航迹递归积累的值函数 4e)通过第1帧、每一偶数帧和每一奇数帧对应的回波数据速度关联航迹递归积累的 值函数获得积累后的每一帧的回波数据的速度关联航迹递归积累的值函数 权 利 要 求 书CN 104076354 A 3/4页 4 3.根据权利要求2所述的一种基于关联速度的雷达目标航迹的检测方法，其特征在 于，子步骤4c)包括以下子步骤： i。

11、)设定目标航迹x方向速度范围v x (-v xmax ,v xmax )，目标航迹y方向速度范围 v y (-v ymax ,v ymax )，其中，v xmax 为x方向最大速度，v ymax 为y方向最大速度，则速度转换窗口 为(v x ,v y )； ii)设定帧间时间间隔T，对于第t帧的回波数据满足条件的分辨单元(i,j)，以第t帧 分辨单元(i,j)处为基准，目标在t-1帧时的位置区间，按照选择的速度转换窗口(v x ,v y ) 确定第t-1帧处搜索范围Q t-1 (i,j)；即搜索范围Q t-1 (i,j)(i+v x T,j+v y T)，表示 数值相乘； iii)根据第t帧分。

12、辨单元(i,j)，第t-1帧中搜索范围Q t-1 (i,j)内每一个分辨单元 (i,j)确定出航迹帧间的关联速度(i * ,j * )，其中，i * (i-i)/T,j * (j-j)/T； iv)根据关联速度(i * ,j * )，对t-2帧关联分辨单元进行预测，得到关联的分辨单元 其中，为t-2帧的关联的分辨单元； v)以t-2帧的关联的分辨单元为中心，求得矩形波门范围 矩形波门围也就是第t-2帧关联搜索区间 D t-2 ，其中，函数ceil(X)为取大于等于X的最近的整数； vi)在关联速度(i * ,j * )确定的第t-2帧内关联区间D t-2 中，求取最大值函数 利用第t帧的回波数。

13、据满足条件的分辨单元(i,j)处的值函数I t (i,j)，第t-1帧 搜索范围Q t-1 (i,j)内分辨单元(i,j)处值函数和对应第t-1帧搜索 范围Q t-1 (i,j)内分辨单元(i,j)处获得的第t-2帧最大值函数 计算第t帧的回波数据的分辨单元(i,j)处的关联航迹递归积累的值函数： 4.根据权利要求1所述的一种基于关联速度的雷达目标航迹的检测方法，其特征在 于，步骤6包括以下子步骤： 设定航迹条数f1:F；从f1，t * K开始航迹处理： 6a)确定的第f条目标航迹在第t * 帧时航迹所在的分辨单元 利用步骤4中已选择的速度转换窗口(v x ,v y )，确定第t * -1帧处。

14、搜索范围 6b)对于第t * -1帧处搜索范围内分辨单元(i 1 ,j 1 )，确定出航迹帧间的关联 权 利 要 求 书CN 104076354 A 4/4页 5 速度(i 1 * ,j 1 * )，其中，i 1 * (i 1 -i 1 )/T,j 1 * (j 1 -j 1 )/T； 6c)根据关联速度(i 1 * ,j 1 * )，确定第t * -2帧处分辨单元其中， 6d)以第t * -2帧分辨单元为中心，确定回溯矩形波门范围 回溯矩形波门范围也就是t * -2帧内关联 搜索区间 6e)从关联速度(i 1 * ,j 1 * )确定的第t * -2帧内关联搜索区间中确定最大值函数 利用第t。

15、 * 帧的航迹所在分辨单元处的值函数第t * -1帧搜索范围 内分辨单元(i 1 ,j 1 )处值函数以及对应第t * -1帧搜索范围 内分辨单元(i 1 ,j 1 )处获得的第t * -2帧最大值函数确定关 联航迹递归积累回溯的最大值: 6f)令t * 减少2，重复步骤6a)-6e)的过程，直到t * 3完成时，获得第f条目标航迹 在遍历1:K帧所在的分辨单元 其中，1:K表示第一帧至第K帧，f1:F，表示第f条目标航迹在第k帧时所在的 分辨单元。 权 利 要 求 书CN 104076354 A 1/12页 6 一种基于关联速度的雷达目标航迹的检测方法 技术领域 0001 本发明属于雷达技术。

16、领域，涉及一种基于关联速度的雷达目标航迹的检测方法， 用于低信噪比下信号检测跟踪。 背景技术 0002 动态规划算法的基本思想是采用多阶段决策策略，对问题进行分级处理。 DP-TBD(Track Before Detect Algorithm Based on Dynamic Programming，基于动态规划 的检测前跟踪)算法应用于雷达系统中，明显的改变了雷达对弱小目标的检测能力，因此 最近DP-TBD得到了广泛的研究。 0003 传统的目标检测和跟踪算法受目标SNR影响较大，在低信噪比下其检测跟踪性能 明显受到制约。检测前跟踪是一种检测和跟踪弱小目标的有效方法。DP-TBD算法处理每一。

17、 帧并不宣布检测结果，不设检测门限，而是将每一帧的信息数字化、并存储起来，然后在帧 与帧之间对假设路径包含的点作几乎没有信息损失的相关处理，经过数帧的积累，在目标 的轨迹被估计出来后，检测结果与目标的航迹同时宣布，即其是一种多帧联合处理弱小目 标检测跟踪算法。因此，有必要研究和开发DP-TBD在弱小目标下的应用。 0004 Barniv最早将动态规划算法应用于TBD(Track Before Detect Algorithm，检测 前跟踪)算法中，1993年，James Arnold发展了根据贝叶斯理论，用概率密度函数构造优 化决策过程的目标函数算法，能够检测到0dB以下的目标，但这类算法适用。

18、于非起伏模型 目标，对于起伏目标模型处理效果较差。Tonissen等直接利用假设目标的幅度信息构造目 标函数，可以检测起伏模型的运动目标，此算法虽然具有良好的检测目标的性能，但是其跟 踪性能很差，而跟踪分离问题将直接影响算法的跟踪性能。DP-TBD方法由于雷达目标帧间 状态转换情况比较多，应用到多帧积累，从而导致计算数据量比传统跟踪算法大很多，另外 DP-TBD算法只保留搜索窗内的一条最佳路径，而在低信噪比下，在每一个阶段都有可能因 为噪声函数值比目标函数值大，或者两条目标相交导致关联错误。 发明内容 0005 针对现有技术的缺点，本发明提出了一种基于关联速度的雷达目标航迹的检测方 法。实现了。

19、在低SNR下对机动多目标跟踪。 0006 为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现。 0007 一种基于关联速度的雷达目标航迹的检测方法，其特征在于，包括以下步骤： 0008 步骤1，雷达发射信号扫描目标的监测区域，并接收监测区域内的回波数据；雷达 采取对监测区域进行扫描的方式接收回波数据，将每次完成该监测区域的一次扫描作为一 帧，共扫描K帧，则接收K帧的回波数据； 0009 设定监测区域为x-y二维平面，目标在其中运动，设定二维平面的x轴有N x 个分辨 单元，y轴有N y 个分辨单元，则第k帧的回波数据在分辨单元(i,j)处幅度值为i 1,N x ，j1,N y ；其中，帧数k1,2。

20、,K，其中，K表示帧的总数目并且K取奇数； 说 明 书CN 104076354 A 2/12页 7 若第k帧的回波数据在分辨单元(i,j)中无目标，则第k帧的回波数据在分辨单元(i,j) 处幅度值 k (i,j)为零均值的高斯白噪声；若第k帧的回波数据在分辨单 元(i,j)中有目标，则第k帧的回波数据在分辨单元(i,j)处幅度值 A表示目标幅度； 0010 步骤2，设置第一级恒虚警检测门限V；利用第一级恒虚警检测门限V对第k帧 的回波数据在分辨单元(i,j)处幅度值进行滤波：如果第k帧的回波数据在分辨单 元(i,j)处幅度值设定第k帧的回波数据在分辨单元(i,j)处滤波后幅度值 z k (i,。

21、j)0；如果第k帧的回波数据在分辨单元(i,j)处幅度值则第k帧的 回波数据在分辨单元(i,j)处滤波后幅度值z k (i,j)等于幅度值 0011 在对第k帧的回波数据在分辨单元(i,j)处幅度值进行滤波之后，得到滤 波后的回波数据幅度值z k (i,j)； 0012 步骤3，设定第k帧的回波数据在分辨单元(i,j)处的值函数I k (i,j)，令值函数 I k (i,j)等于滤波后的回波数据幅度值z k (i,j)，即值函数I k (i,j)表征第k帧的回波数据 在分辨单元(i,j)的滤波后幅度值； 0013 步骤4，设定偶数帧2,4,K-1和第1帧的回波数据的速度关联航迹递归 积累的值函。

22、数等于第h帧的回波数据在分辨单元(i,j)处的值函数I h (i,j)， h1,2,4,K-1；确定滤波后回波数据的幅度值z k (i,j)对应的奇数帧t，t3,5, ,K，求取每个奇数帧对应的搜索范围Q(i,j)；根据搜索范围Q(i,j)求出关联搜索区间 D；根据关联搜索区间D确定每个奇数帧的回波数据的速度关联航迹递归积累的值函数 0014 根据每个奇数帧的回波数据的速度关联航迹递归积累的值函数偶数帧 2,4,K-1和第1帧的回波数据的速度关联航迹递归积累的值函数得到积累后 的每一帧回波数据的速度关联航迹递归积累的值函数 0015 步骤5，设定第二级恒虚警检测门限V T ；在第K帧的回波数据。

23、的速度关联航迹递归 积累的值函数中确定的F个目标回波数据所在的分辨单元F为自 然数；第K帧中的F个目标回波数据对应F条目标航迹； 0016 步骤6，设定回溯奇数帧t * ，t * 按照K,K-2,5,3的顺序进行航迹回溯处理， 即：确定第f条目标航迹在第t * 帧时所在的分辨单元利用目标航迹在第t * 帧时所 在的分辨单元确定在第t * -1帧所在的分辨单元在t * -2帧所在的分辨单元 得到第f条目标航迹从第1帧至第K帧所在的分辨单元F 说 明 书CN 104076354 A 3/12页 8 为目标航迹的数目；再由第f条目标航迹所在的分辨单元获取F条目标航迹所在的分辨单 元； 0017 步骤。

24、7，从F条目标航迹中确定出真正航迹；包括： 0018 7a)将每条目标航迹中有L个帧相同的分辨单元的航迹分为一类，并且放 到一个检索集合M n 中，即，检索集合M n 中的b条目标航迹是有L个帧相同的分辨单元的；其 中，n表示检索集合的个数，L通常取帧数K的1/5至1/3，b是自然数，表示具有相同的L个 帧分辨单元的航迹的数目； 0019 7b)在每一个检索集合M n 中，对具有L个帧相同的分辨单元的b条目标航迹 进行虚假航迹剔除，即选择检索集合M n 中b条目标航迹中第K帧值函数 最高的一条航迹作为真正航迹，其余的作为虚假子航迹进行剔除；其中b1表示检 索集合M n 中第b1条航迹，且第b1。

25、条航迹的值函数最高，b11,2,b，表示第 b1条航迹在第K帧时对应航迹所在分辨单元(i,j)处的值函数； 0020 7c)经虚假航迹剔除，每一个检索集合中仅保留一条目标航迹，则从F条目标航迹 中跟踪到n条真正航迹。 0021 上述技术方案的特点和进一步改进在于： 0022 (1)步骤4包括以下子步骤： 0023 4a)偶数帧2,4,K-1和第1帧的回波数据的速度关联航迹递归积累的值函 数为 h1,2,4,K-1，表示属于范围； 0024 4b)选择滤波后的回波数据幅度值z k (i,j)对应的奇数帧t3,5,K；从t 3开始进行奇数帧的回波数据的速度关联航迹递归积累； 0025 4c)设定奇。

26、数帧的回波数据的值函数需要满足的条件为I t (i,j)0，求取所有满足 该条件的奇数帧值函数的分辨单元(i,j)，再对满足条件的分辨单元(i,j)求取第t帧的回 波数据值函数 0026 4d)令t增加2，重复步骤4c)的过程；当tK完成时，奇数帧的回波数据的关联 航迹递归积累过程终止，得到每一奇数帧的关联航迹递归积累的值函数 0027 4e)通过第1帧、每一偶数帧和每一奇数帧对应的回波数据速度关联航迹递 归积累的值函数获得积累后的每一帧的回波数据的速度关联航迹递归积累的值函数 0028 (2)子步骤4c)包括以下子步骤： 0029 i)设定目标航迹x方向速度范围v x (-v xmax ,v。

27、 xmax )，目标航迹y方向速度范围 v y (-v ymax ,v ymax )，其中，v xmax 为x方向最大速度，v ymax 为y方向最大速度，则速度转换窗口 为(v x ,v y )； 0030 ii)设定帧间时间间隔T，对于第t帧的回波数据满足条件的分辨单元(i,j)，以 说 明 书CN 104076354 A 4/12页 9 第t帧分辨单元(i,j)处为基准，目标在t-1帧时的位置区间，按照选择的速度转换窗口 (v x ,v y )确定第t-1帧处搜索范围Q t-1 (i,j)；即搜索范围Q t-1 (i,j)(i+v x T,j+v y T)， 表示数值相乘； 0031 i。

28、ii)根据第t帧分辨单元(i,j)，第t-1帧中搜索范围Q t-1 (i,j)内每一个分辨单 元(i,j)确定出航迹帧间的关联速度(i * ,j * )，其中，i * (i-i)/T,j * (j-j)/T； 0032 iv)根据关联速度(i * ,j * )，对t-2帧关联分辨单元进行预测，得到关联的分辨单元 其中，为t-2帧的关联的分辨单元； 0033 v)以t-2帧的关联的分辨单元为中心，求得矩形波门范围 矩形波门围也就是第t-2帧关联搜索区间 D t-2 ，其中，函数ceil(X)为取大于等于X的最近的整数； 0034 vi)在关联速度(i * ,j * )确定的第t-2帧内关联区间D。

29、 t-2 中，求取最大值函数 0035 利用第t帧的回波数据满足条件的分辨单元(i,j)处的值函数I t (i,j)，第t-1 帧搜索范围Q t-1 (i,j)内分辨单元(i,j)处值函数和对应第t-1帧搜 索范围Q t-1 (i,j)内分辨单元(i,j)处获得的第t-2帧最大值函数 计算第t帧的回波数据的分辨单元(i,j)处的关联航迹递归积累的值函数： 0036 (3)步骤6包括以下子步骤： 0037 设定航迹条数f1:F；从f1，t * K开始航迹处理： 0038 6a)确定的第f条目标航迹在第t * 帧时航迹所在的分辨单元 利用步骤4中已选择的速度转换窗口(v x ,v y )，确定第t。

30、 * -1帧处搜索范围 0039 6b)对于第t * -1帧处搜索范围内分辨单元(i 1 ,j 1 )，确定出航迹帧间的 关联速度(i 1 * ,j 1 * )，其中，i 1 * (i 1 -i 1 )/T,j 1 * (j 1 -j 1 )/T； 0040 6c)根据关联速度(i 1 * ,j 1 * )，确定第t * -2帧处分辨单元其中， 0041 6d)以第t * -2帧分辨单元为中心，确定回溯矩形波门范围 说 明 书CN 104076354 A 5/12页 10 回溯矩形波门范围也就是t * -2帧内关联 搜索区间 0042 6e)从关联速度(i 1 * ,j 1 * )确定的第t 。

31、* -2帧内关联搜索区间中确定最大值函 数 0043 利用第t * 帧的航迹所在分辨单元处的值函数第 t * -1帧搜索范围内分辨单元(i 1 ,j 1 )处值函数 以及对应第t * -1帧搜索范围内分辨单元(i 1 ,j 1 )处获得的第 t * -2帧最大值函数确定关联航迹递归积累回溯的最大 值: 0044 6f)令t * 减少2，重复步骤6a)-6e)的过程，直到t * 3完 成时，获得第f条目标航迹在遍历1:K帧所在的分辨单元 其中，1:K表示第一帧至第K帧， f1:F，表示第f条目标航迹在第k帧时所在的分辨单元。 0045 与现有技术相比，本发明具有突出的实质性特点和显著的进步。本发。

32、明与现有方 法相比，具有以下优点： 0046 本发明通过第一级恒虚警检测门限滤波处理，滤除一些类似噪声的低幅度数据， 使得处理时的数据量大大减少，从而降低了算法的计算量，提高了处理速度；引入了关联速 度算法，通过航迹的关联速度信息减少了搜索范围，即减少了值函数扩散范围，进一步减少 了处理数据量；并且经关联速度处理，减少了目标航迹错误关联，减少了虚假航迹，以及相 交目标的错误融合，提高了检测性能，更好的关联真实的目标航迹；利用关联速度进行值函 数的积累，实现了在低信噪比SNR下对机动多目标跟踪。 附图说明 0047 下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。 0048 图1是本发明的实现流。

33、程示意图； 0049 图2现有技术未剔除虚假航迹结果图；x轴表示目标在x维分辨单元的位置信息； y轴表示目标在y维分辨单元的位置信息； 0050 图3现有技术未进行航迹关联结果图；x轴表示目标在x维分辨单元的位置信息； 说 明 书CN 104076354 A 10 6/12页 11 y轴表示目标在y维分辨单元的位置信息； 0051 图4本发明方法的检测前跟踪结果图。x轴表示目标在x维分辨单元的位置信息； y轴表示目标在y维分辨单元的位置信息。 具体实施方式 0052 参照图1，说明本发明的一种基于关联速度的雷达目标航迹的检测方法，用于低信 噪比下信号跟踪，包括以下步骤： 0053 步骤1，雷达。

34、发射信号扫描目标的监测区域，并接收监测区域内的回波数据；雷达 采取对监测区域扫描的方式接收回波数据，将每将每次完成该监测区域的一次扫描作为一 帧，共扫描K帧，则接收K帧的回波数据； 0054 设定监测区域为x-y二维平面，目标在其中运动，设定二维平面的x轴有N x 个分 辨单元，y轴有N y 个分辨单元，则第k帧的回波数据在分辨单元(i,j)处幅度值为 i1,N x ，j1,N y ； 0055 其中，帧数k1,2,K，其中，K表示帧的总数目并且取奇数；若第k帧的 回波数据在分辨单元(i,j)中无目标，则第k帧的回波数据在分辨单元(i,j)处幅度值 k (i,j)为零均值的高斯白噪声；若第k帧。

35、的回波数据在分辨单元(i,j) 中有目标，则第k帧的回波数据在分辨单元(i,j)处幅度值A表示目 标幅度。 0056 步骤2，设置第一级恒虚警检测门限V；利用第一级恒虚警检测门限V对第k帧 的回波数据在分辨单元(i,j)处幅度值进行滤波：如果第k帧的回波数据在分辨单 元(i,j)处幅度值设定第k帧的回波数据在分辨单元(i,j)处滤波后幅度值 z k (i,j)0；如果第k帧的回波数据在分辨单元(i,j)处幅度值则第k帧的 回波数据在分辨单元(i,j)处滤波后幅度值z k (i,j)等于幅度值 0057 在对第k帧的回波数据在分辨单元(i,j)处幅度值进行滤波之后，得到滤 波后的回波数据幅度值z。

36、 k (i,j)。 0058 通过步骤2，第k帧的回波数据在分辨单元(i,j)处幅度值经过第一级恒虚 警检测门限V处理，滤除一些类似噪声的低幅度数据，然后动态规划搜索只对经过门限处 理后保留下来的数据进行搜索。由于大量的噪声数据被滤除，则通过步骤2使得本发明处 理时的数据量大大减少，从而降低了算法的计算量，提高了处理速度。 0059 步骤3，设定第k帧的回波数据在分辨单元(i,j)处的值函数I k (i,j)，令值函数 I k (i,j)等于滤波后的回波数据幅度值z k (i,j)，即值函数I k (i,j)表征第k帧的回波数据 在分辨单元(i,j)的幅度值。 0060 步骤4，设定偶数帧2,。

37、4,K-1和第1帧的回波数据的速度关联航迹递归 积累的值函数等于第h帧的回波数据在分辨单元(i,j)处的值函数I h (i,j)， h1,2,4,K-1；确定滤波后的回波数据幅度值z k (i,j)对应的奇数帧t，t3,5, 说 明 书CN 104076354 A 11 7/12页 12 ,K，求取每个奇数帧对应的搜索范围Q(i,j)；根据搜索范围Q(i,j)求出关联搜索区间 D；根据关联搜索区间D确定每个奇数帧的回波数据的速度关联航迹递归积累的值函数 根据每个奇数帧的回波数据的速度关联航迹递归积累的值函数偶数帧 2,4,K-1和第1帧的回波数据的速度关联航迹递归积累的值函数得到积累后 的每一。

38、帧的回波数据的速度关联航迹递归积累的值函数 0061 4a)偶数帧2,4,K-1和第1帧的回波数据的速度关联航迹递归积累的值 函数为第h帧的回波数据在分辨单元(i,j)处的值函数I h (i,j)， h1,2,4,K-1，表示属于范围； 0062 4b)选择滤波后的回波数据幅度值z k (i,j)对应的奇数帧t3,5,K；从t 3开始进行奇数帧的回波数据的速度关联航迹递归积累； 0063 4c)设定奇数帧的回波数据的值函数需要满足的条件为I t (i,j)0，求取所有满足 该条件的奇数帧值函数的分辨单元(i,j)，再对满足条件的分辨单元(i,j)求取第t帧的回 波数据的值函数 0064 i)设。

39、定目标航迹x方向速度范围v x (-v xmax ,v xmax )，目标航迹y方向速度范围 v y (-v ymax ,v ymax )，其中，v xmax 为x方向最大速度，v ymax 为y方向最大速度，则速度转换窗口 为(v x ,v y )； 0065 ii)设定帧间时间间隔T，对于第t帧的回波数据满足条件的分辨单元(i,j)，以 第t帧分辨单元(i,j)处为基准，目标在t-1帧时的位置区间，按照选择的速度转换窗口 (v x ,v y )确定第t-1帧处搜索范围Q t-1 (i,j)；即搜索范围Q t-1 (i,j)(i+v x T,j+v y T)， 表示数值相乘。 0066 ii。

40、i)根据第t帧分辨单元(i,j)，第t-1帧中搜索范围Q t-1 (i,j)内每一个分辨单 元(i,j)确定出航迹帧间的关联速度(i * ,j * )，其中，i * (i-i)/T,j * (j-j)/T； 0067 iv)根据关联速度(i * ,j * )，对t-2帧关联分辨单元进行预测，得到关联的分辨单元 其中，为t-2帧的关联的分辨单元； 0068 v)以t-2帧的关联的分辨单元为中心，求得矩形波门范围 矩形波门围也就是第t-2帧关联搜索区间 D t-2 ，其中，函数ceil(X)为取大于等于X的最近的整数。 0069 vi)在关联速度(i * ,j * )确定的第t-2帧内关联区间D 。

41、t-2 中，求取最大值函数 0070 利用第t帧的回波数据满足条件的分辨单元(i,j)处的值函数I t (i,j)，第t-1 帧搜索范围Q t-1 (i,j)内分辨单元(i,j)处值函数和对应第t-1帧搜 说 明 书CN 104076354 A 12 8/12页 13 索范围Q t-1 (i,j)内分辨单元(i,j)处获得的第t-2帧最大值函数 计算第t帧的回波数据的分辨单元(i,j)处的关联航迹递归积累的值函数： 0071 需要说明的是，在子步骤4c)的实现过程中，第t帧的回波数据满足条件的固 定一个分辨单元(i,j)对应的第t-1帧搜索范围Q t-1 (i,j)内分辨单元(i,j)设定有 。

42、个；对每一个分辨单元(i,j)对应的关联区间D t-2 内分辨单元设定有个； 因此对一个分辨单元(i,j)，对应个中最大值固定一个分辨单 元(i,j)对应着个分辨单元(i,j)，也对应着个最大值 因此是在这个 中再选取一个最大值，这个最大值确定了，则对 应的分辨单元(i,j)，(i,j)，就是固定的。 0072 4d)令t增加2，重复步骤4c)的过程；当tK完成时，奇数帧的回波数据的 关联航迹递归积累过程终止，得到每一奇数帧的回波数据的关联航迹递归积累的值函数 0073 4e)通过第1帧、每一偶数帧和每一奇数帧对应的回波数据速度关联航迹递 归积累的值函数获得积累后的每一帧的回波数据的速度关联航。

43、迹递归积累的值函数 0074 通过步骤4，我们引入了关联速度算法，通过航迹的关联信息减少了搜索范围，即 减少了值函数扩散范围，从而降低DP-TBD算法的“聚团效应”，进一步减少了处理数据量； 经速度关联处理，使得值函数尽可能沿着真实航迹方向积累，避免因强干扰而发生错误积 累，提高了检测性能，减少了目标航迹错误关联，从而减少了伪运动轨迹，以及相交目标的 错误融合。 0075 步骤5，设定第二级恒虚警检测门限V T ；在第K帧的回波数据的速度关联航迹递归 积累的值函数中确定的F个目标回波数据所在的分辨单元F为自 然数；第K帧中超过检测门限的F个目标回波数据对应F条目标航迹； 0076 经过步骤4速。

44、度关联航迹递归积累，在最后一帧，即第K帧时在沿着目标航迹方 向以及目标航迹衍生方向得到的值函数得到最大的积累，因此满足的 说 明 书CN 104076354 A 13 9/12页 14 F个目标回波数据所在的分辨单元就是真实目标和虚假目标航迹(此处统称为目标 航迹)在第K帧时所处的分辨单元；目标航迹在每一帧处都有目标航迹所在的分辨单元，即 一条目标航迹由其在第1帧至K帧所在的分辨单元组成，因此第K帧时检测到F个满足条 件的分辨单元，就必然会有F条目标航迹。 0077 步骤6，设定回溯奇数帧t * ，t * 按照K,K-2,5,3的顺序进行航迹回溯处理， 即：确定第f条目标航迹在第t * 帧时所。

45、在的分辨单元利用目标航迹在第t * 帧时所 在的分辨单元确定在第t * -1帧所在的分辨单元在t * -2帧所在的分辨单元 得到第f条目标航迹从第1帧至第K帧所在的分辨单元f1:F，F 为目标航迹的数目；再由第f条目标航迹所在的分辨单元获取F条目标航迹所在的分辨单 元。 0078 设定航迹条数f1:F；从f1，t * K开始航迹处理： 0079 6a)确定的第f条目标航迹在第t * 帧时航迹所在的分辨单元 利用步骤4中已选择的速度转换窗口(v x ,v y )，确定第t * -1帧处搜索范围 0080 6b)对于第t * -1帧处搜索范围内分辨单元(i 1 ,j 1 )，确定出航迹帧间的 关联。

46、速度(i 1 * ,j 1 * )，其中，i 1 * (i 1 -i 1 )/T,j 1 * (j 1 -j 1 )/T； 0081 6c)根据关联速度(i 1 * ,j 1 * )，确定第t * -2帧处分辨单元其中， 0082 6d)以第t * -2帧分辨单元为中心，确定回溯矩形波门范围 回溯矩形波门范围也就是t * -2帧内关联 搜索区间 0083 6e)从关联速度(i 1 * ,j 1 * )确定的第t * -2帧内关联搜索区间中确定最大值函 数 0084 利用第t * 帧的航迹所在分辨单元处的值函数第 t * -1帧搜索范围内分辨单元(i 1 ,j 1 )处值函数 说 明 书CN 1。

47、04076354 A 14 10/12页 15 以及对应第t * -1帧搜索范围内分辨单元(i 1 ,j 1 )处获得的第 t * -2帧最大值函数确定关联航迹递归积累回溯的最大 值: 0085 在确定使得满足关联航迹递归积累回溯的最大值的情况下，得到第f条目标航迹 在第t * -1帧处搜索范围内的唯一所在分辨单元帧内关联搜索区 间内的唯一所在分辨单元第f条目标航迹在第t * 帧、第t * -1帧、第t * -2帧所 在分辨单元对应关系如下： 0086 在航迹回溯过程中，第f条目标航迹在第t * 帧时的分辨单元对应 的第t * -1帧搜索范围内分辨单元(i 1 ,j 1 )设定有 1 个；对每。

48、一个分辨 单元(i 1 ,j 1 )对应的关联区间内分辨单元设定有 1 个；因此对一个 分辨单元(i 1 ,j 1 )，对应 1 个中最大值第f条目标航迹在第 t * 帧时的分辨单元对应着 1 个分辨单元(i 1 ,j 1 )，也对应着 1 个最大值 因此是在 这 1 个中再选取一个最大值，这个最大值确定 了，则对应的分辨单元就是固定的。 0087 6f)令t * 减少2，重复步骤6a)-6e)的过程，直到t * 3完 成时，获得第f条目标航迹在遍历1:K帧所在的分辨单元 其中，1:K表示第一帧至第K帧， f1:F，表示第f条目标航迹在第k帧时所在的分辨单元。1:F表示第一条目标 航迹至第F条目标航迹。 0088 本发明实施例中，通过上面的递推过程可见，通过第3帧所确定的分辨单元，依次 递推出第2帧所确定的分辨单元和第1帧所确定的分辨单元，也就是说本发明实施例能够 确定第K帧至第1帧所有的分辨单元，并没有受。