目标跟踪中协方差控制的分布式多传感器管理

传感器管理就是研究如何分配传感器资源，控制各传感器工作模式的问题。由于现代雷达面临着反辐射导弹威胁，所以对目标进行跟踪时，使用传感器管理方法，合理对雷达进行资源调度，可以减少辐射量，提高自身的生存能力。文中讨论了一种基于协方差控制的传感器管理方法，给出了分布式跟踪结构下的传感器分配算法，并对目标跟踪时使用该算法调度传感器资源调度进行了仿真，仿真结果验证了该算法的有效性。     

基于部分可观马氏决策过程的多平台主被动传感器调度

为了使有限时域内的跟踪精度和辐射风险达到最佳平衡,本文研究了多传感器平台在协同跟踪目标时的主被动传感器调度问题.将该问题建立成基于部分可观马氏决策过程的数学模型以同步实现目标跟踪和辐射控制.在先见优化思想的基础上,借助由无迹采样近似得到的精度收益及由隐马氏模型滤波器推导出的辐射代价将调度问题转化成决策树问题,并采用分枝定界方法求解.仿真结果表明了该方法的有效性.     

基于BLUE的雷达/红外异步融合算法研究

多传感器融合是提高态势感知能力的重要手段。为提高探测能力,将雷达和红外传感器组网,各传感器独立工作,在统一调度下,完成探测、跟踪、识别任务。研究该系统的雷达/红外数据融合算法,针对传感器异步探测特点,采用观测驱动的融合跟踪方法：雷达探测到目标时,采用基于状态预测的改进BLUE（Best Linear Unbiased Estimation）滤波,通过方位预测的辅助,减小测角误差非线性效应,提高跟踪性能;红外探测到目标时,基于方位预测和斜距观测,构造新的转换量测模型,实现基于不完备观测的修正BLUE滤波器。理论分析和仿真证明：所述雷达/红外数据融合方法,在不同传感器布局下都具备更优的综合性能,其设计思想可解决其他类似的多传感器融合问题,有较好的应用推广潜力。     

基于误差信息熵的多传感器多目标分配方法研究

在多传感器协同多目标跟踪中,除了考虑主动传感器辐射控制下异类传感器协同跟踪精度满足性能指标要求外,还要考虑异类传感器对目标的分配问题,此问题为一个多约束多目标优化问题。针对以上问题,文章提出了一种低辐射控制下多机协同跟踪的多传感器多目标分配方法。首先,针对主动传感器辐射控制下的目标跟踪问题,利用多传感器协同跟踪过程中预测协方差与系统期望协方差进行比较,计算并给出主动传感器雷达辐射间隔;接着,在此框架下根据当前时刻有无雷达参与的情况,分别给出了基于信息熵和目标威胁等级的多平台多传感器对多目标跟踪分配方法。     

直升机载相控阵雷达多目标跟踪调度算法

针对直升机载相控阵雷达多任务、多波形的特点,综合考虑了跟踪精度和资源约束两方面因素,提出了一种直升机载相控阵雷达多目标跟踪调度算法。该算法基于协方差控制的思想,以跟踪偏差代价和能量消耗代价最小为准则来选择雷达的工作方式和波形,以此实现波束、波形的有效调度。文章首先建立了算法优化模型;然后给出算法实现的具体步骤;最后通过仿真及分析证明了算法的有效性。     

基于目标优先级的跟踪波束调度方法研究

针对协方差控制的策略不满足雷达跟踪目标的实时性要求,文中采用协方差和目标威胁度联合控制的方法来研究关于相控阵雷达波束调度的问题,建立相控阵雷达波束分配的最优化模型。该模型利用目标的运动状态信息,包括目标距离、目标径向速度、加速度和航向,利用层次分析法确定目标威胁度,然后与目标跟踪协方差相结合进一步确定目标优先级,实现目标动态的搜索加跟踪模式(TAS)的波束调度。将该算法与传统的顺序波束调度方法进行比较,仿真结果表明该算法具有较高的时间利用效率,同时也具有较好跟踪性能。     

基于射频隐身的采样间隔和功率设计

研究了雷达跟踪时的采样间隔和功率自适应设计问题。依据交互多模型跟踪算法和协方差控制的方法,提出了目标跟踪时自适应采样间隔的设计方法。该方法对所跟踪的目标设定期望跟踪精度,从采样间隔序列中选择符合期望精度的采样间隔,使得采样间隔最大化;在恒定检测概率的前提下,根据目标远近、雷达散射截面积大小,给出了辐射功率的自适应控制方法。仿真结果证明了文中方法的有效性。     

一种舰载雷达海面目标检测处理方法

在复杂海杂波中检测出海面目标并实现稳定跟踪一直是舰载雷达进行海面目标处理时面临的难题。文中在分析雷达常规杂波抑制方法的基础上,分别从雷达调度控制、点航迹处理等方面,给出了圈间变频、基于宽度的幅度加权点迹凝聚、海面目标的机动加速度突变跟踪模型等数据处理方法,针对性地降低海杂波影响,提高海面目标的点迹质量及跟踪性能。通过对某导航雷达实录数据进行处理,文中所提方法能有效地抑制海杂波,显著提高海面目标跟踪的稳定性。     

李世忠，王国宏，吴 巍，苏少涛

在强对抗条件下雷达/红外双模复合制导跟踪中,雷达采用间歇工作方式可以减少敌方导弹拦截概率和电子支援措施锁定概率。文中在导弹复合制导跟踪中提出了一种雷达间歇工作下的雷达与红外序贯滤波融合算法,该算法针对雷达、红外量测时间不一致的特点,采用顺序处理结构的多传感器集中式融合方法对目标进行跟踪,在跟踪中使用了基于交互多模型和扩展卡尔曼(IMM-EKF)的序贯滤波方法,利用滤波过程中的状态估计协方差与测量误差方差进行比较控制雷达间歇工作。该算法可以自动适应雷达间歇工作,不需要在单/双传感器跟踪模式之间切换,最后通过仿真的方法分析了传感器数据率和雷达间歇工作对跟踪精度的影响。     

基于可观性分析的高精度空间目标跟踪方法

针对传统空间目标跟踪精度不高的问题,提出一种基于可观性分析的高精度空间目标跟踪方法。首先,基于Fisher信息矩阵法定义了一种新型可观性指标,并以空间目标跟踪为背景,针对采用天基雷达,天基红外或地基雷达所得到的不同量测模型系统分别给出了可观性指标值,并选出一种可观性指标值最大的空间目标量测模型。接着,基于无迹卡尔曼滤波和选择的量测模型,实现高精度的空间目标跟踪。相对于仅天基红外,天基红外与天基雷达相结合两种方案,仅天基雷达的空间目标跟踪测量方案具有较大的可观测性指标,进而具有较高目标跟踪精度。最后,数值仿真验证了该方法的有效性。     

一种基于信息决策树的低轨星座传感器调度方法

 针对低轨星座弹道目标连续跟踪传感器调度问题,提出了一种基于信息决策树最优搜索的调度方法.该方法首先将短时信息增量扩展到长时信息增量,然后建立信息决策树,并通过分支剔除搜索技术求解.仿真实验表明,本文所提方法有效克服了短时调度方法调度过于频繁且跟踪精度较低的问题,且决策树分支剔除技术的引入大大降低了长时信息增量最优搜索的运算量.     

雷达与双波段红外探测器融合跟踪系统

利用双波段红外探测系统测到的目标双波段红外辐射信息,推导出目标的伪距离量测信息,使得单站红外探测系统变为可观测系统;在此基础上,采用带反馈的分布式估计融合算法,将雷达与双波段红外探测系统得到的局部航迹进行融合,并将每次融合估计的结果反馈给局部传感器,使得融合中心达到最优性能的同时,减小了雷达和红外局部估计的误差.仿真结果表明:①单站红外探测系统利用目标的双波段红外辐射信息能够对目标进行有效地跟踪,跟踪精度较高;②带反馈的布式估计融合算法具有良好的跟踪性能,而且能够明显改善局部传感器的跟踪精度.     

基于射频隐身的雷达跟踪状态下单次辐射能量实时控制方法

战斗机跟踪状态下单次辐射能量控制是隐身作战的重要手段.首先,建立跟踪状态下截获概率模型,提出了衡量跟踪状态下射频隐身能力指标;其次,以截获概率为优化目标,以雷达检测为约束条件,建立了单次辐射能量实时最优控制模型;再次,对模型进行求解,得到了基于射频隐身的雷达跟踪状态下单次辐射能量实时控制方法;最后,通过仿真计算和与传统的固定照射时间的功率最小法进行比较,验证了该方法的有效性和正确性.     

动平台分布式雷达系统协同跟踪路径优化算法

本文针对动平台分布式雷达系统协同跟踪目标的路径优化问题,提出了一种新颖的基于费歇尔信息矩阵的动平台分布式雷达系统协同跟踪路径优化算法。首先,本文建立了动平台分布式雷达系统协同跟踪目标模型,进而基于贝叶斯理论导出了闭合形式的费歇尔信息矩阵,然后采用D最优准则建立了动平台分布式雷达系统路径优化代价函数,最后提出了一种基于最速下降的方法来解决该优化问题。另外,本文还研究了有约束的动平台分布式雷达系统路径优化问题,利用惩罚函数来修正代价函数来规避障碍,并应用物理约束来限制动平台的转弯角。数值仿真结果验证了所推导的闭式代价函数的精确性和有效性,且所提出的动平台分布式雷达系统路径优化方法可以快速实时的以较为平滑的路径跟踪静止和移动目标;此外,相比于栅格搜索法,所提方法在计算复杂度上具有明显优势。      

基于BLUE与PCRLB的快速雷达资源管理

为提高相控阵雷达资源管理的实时性,提出了一种基于最优线性无偏估计滤波(Best Linear Unbiased Estimation,BLUE)和后验克拉美罗界(Posterior Cramer-Rao Lower Bound,PCRLB)的快速雷达资源管理算法.首先,使用BLUE算法代替传统跟踪滤波算法,完成目标跟踪,并得到目标在直角坐标系下的状态估计;然后,快速计算得到PCRLB作为代价函数,形成雷达资源管理模型;最后,利用该模型对多目标进行波束和驻留时间的分配.仿真结果表明,该算法以BLUE方法进行跟踪滤波,避免了传统PCRLB计算中雅可比矩阵(Jacobian Matrix)的运算,在保持跟踪精度的同时大幅减少运算量;以两步资源管理算法完成对波束、驻留时间的联合管理,合理分配雷达资源.     

面向射频隐身的组网雷达多目标跟踪下射频辐射资源优化分配算法

针对组网雷达系统多目标跟踪场景,该文提出一种面向射频(RF)隐身的组网雷达射频辐射资源优化分配算法。首先,采用目标跟踪误差的贝叶斯克拉美-罗下界(BCRLB)作为目标跟踪性能指标。其次,以各雷达照射目标的驻留时间资源和辐射功率资源加权和为优化目标,以BCRLB不大于给定目标跟踪精度阈值及系统射频辐射资源作为约束条件,建立了包含雷达节点分配方式、驻留时间和辐射功率3个优化变量的优化模型。然后,采用两步分解法对上述优化模型进行了求解,即先固定雷达节点选择,利用内点法对简化后的非凸非线性优化模型进行求解,之后再通过匈牙利算法确定最佳雷达节点分配方式。仿真结果表明,相较于辐射资源均匀分配算法,所提算法可以有效降低组网雷达的射频资源消耗,提升系统射频隐身性能。     

基于射频隐身的采样周期和辐射功率控制方法研究

为进一步提高雷达的射频隐身能力,合理分配相控阵雷达的工作参数,在目标跟踪时,对雷达的采样周期和辐射功率控制方法进行研究。首先,根据目标运动状态的不同,对雷达采样周期与辐射功率自适应设计方法进行分析,在满足系统跟踪性能要求的前提下,建立了控制参数的优化模型;然后,利用粒子群算法优化自适应采样周期和自适应辐射功率等参数,有效地降低了跟踪性能误差,提高了雷达系统的射频隐身性能。与传统的雷达采样周期和辐射功率算法进行了仿真比较,结果表明所提的算法取得了较好射频隐身效果。