一种可并行切换的远程雷达航迹起始方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于雷达信号处理领域，具体涉及一种可并行切换的远程雷达航迹起始方 法。
【背景技术】
[0002] 航迹起始作为跟踪的第一步，能否实现航迹的快速起始显然是能否实现快速跟踪 的重要因素之一。航迹起始在各种航迹处理的情况下都存在，单目标安静环境和多目标安 静环境情况下，航迹起始处理相对比较简单，单目标嘈杂环境和多目标嘈杂环境下的航迹 起始处理相对比较复杂。对于多目标航迹管理来说，航迹起始是第一步，是进行航迹跟踪 (维持）的基础，近年来随着复杂新技术的出现，战争环境越来越复杂，在多目标航迹管理 领域也出现了很多研究成果，但主要是针对航迹融合、目标跟踪等方面，航迹起始方面的研 究成果很少。而且对于工程项目来说，一般涉及到概率、似然函数计算的航迹起始方法，仅 仅只能作为方法上的探讨，不能用于工程项目中来。如何找到一种算法，能够在快速航迹起 始和正确航迹起始概率之间找到一个较好的折中，便于工程实现，成为研究的重点。
[0003] 标准Hough变换法--该方法属于批处理方法，它将过去TotalScan个扫描周期 的量测数据同时处理，以确定出可能的目标航迹。Hough变换的基本原理是将测量空间中的 一点变换到参数空间中的一个曲线或是曲面；而具有同一参量特征的点会在变换后的参数 空间相交；通过判断交点处的积累程度来完成对特征曲线检测，从而判定真实航迹是否存 在。由于Hough变换具有对局部缺损的不敏感以及对随机噪声的鲁棒性，且适用于并行处 理等优点，使其成为当前航迹起始方法的研究热点。随机Hough变换法（RHT)-一RHT是由 LeiXu等提出的一种概率Hough变换法。与标准Hough变换相比，随机Hough变换使用三 个新操作机制：在图像空间随机抽样、参数空间的动态联接列表、连接图像空间和参数空间 的收敛映射。RHT采用多到一映射，避免了标准Hough变换一到多映射所引起的庞大计算 量；采用动态链表结构，降低内存需求。RHT广泛应用于航迹起始领域。
[0004] 修正Hough变换--该方法由Chen J在标准Hough变换基础上提出的一种改进方 法。中将由雷达接收到的连续TotalScan个扫描时间量测变换成参数空间，计算斜距（参 数值）差分函数；根据航迹起始两个判据进行判断：
[0005] (1)过零交叉点的角度必须非常接近。
[0006] (2)过零交叉点处角度的斜率符号必须相同。
[0007] 如果满足条件，判断目标加速度以及航迹之间的夹角是否满足一定约束，如满足 约束，则这些量测就可以形成一条航迹。在修正Hough变换基础上又加上一个条件，就是量 测必须满足速度选通条件才能使用修正Hough变换变换到参数空间，这样使修正Hough变 换变换到参数空间，这样使修正Hough变换的量测点数量大大减少，达到快速起始航迹的 目的。
[0008] 但是对基于一步延时的修正Hough变换航迹起始算法，起始拍数TotalScan越多， 航迹起始时间越长，航迹起始成功率并无明显改善，虚假航迹起始率提高。基于一步延时的 修正Hough变换航迹起始算法的航迹起始成功率只在检测概率Pd= 1时效果比较好。对 于快速随机Hough变换航迹起始算法，起始拍数TotalScan越多，航迹起始时间并无明显变 化，航迹起始成功率提高，虚假航迹起始率提高。杂波密度Lambda越大，虚假航迹起始率越 尚。
【发明内容】
[0009] 本发明的目的在于提供一种可并行切换的远程雷达航迹起始方法，以克服上述现 有技术存在的缺陷，本发明采用自适应切换函数对航迹起始的主要因素的权重进行匹配， 并通过折扣判断系数进行航迹起始方法切换，能够最快最准确的起始航迹。
[0010] 为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
[0011] -种可并行切换的远程雷达航迹起始方法，包括以下步骤：
[0012] 步骤一：采集雷达返回的二维能量数据，并计算雷达检测概率Pd，从获得 TotalScan拍数据中计算出杂波密度Lambda;
[0013] 步骤二：通过以下公式计算折扣判断系数Dis:
[0014]Dis= 0?2*3/TotalScan+0. 6*Pd+0. 2*Lambda/30;
[0015] 其中，Dis表示折扣判断系数，TotalScan表示起始拍数，Pd表示雷达检测概率， Lambda表示杂波密度；
[0016] 步骤三：当Dis〈0. 8时采用快速随机Hough变换航迹起始方法，当Dis彡0. 8时采 用基于一步延时的修正Hough变换航迹起始方法。
[0017] 进一步地，还包括步骤四：计算折扣评价系数P，并采用折扣评价系数P评价航 迹起始效果，P值越小则航迹起始效果越好；
[0019]其中，Pt是航迹起始成功率，PF是虚假航迹起始率，t是起始时间。
[0020] 进一步地，所述的快速随机Hough变换航迹起始方法包括以下步骤：
[0021] (1)选择雷达距离平面（x，y)作为量测空间，定义航迹参数集是P= [p。，score] 的动态联接列表，初始化航迹参数集P=NULL，采样次数k= 1，设置阀值T;
[0022] (2)定义TotalScan拍中数据点Di=(X;，y;)，其中i= 1，2, 3. ??n，从第k拍中随 机选取一个量测点Zi (k) = (Xi,y;)，从第k+1拍中随机选取一个量测点Zj (k+1) =Uj,y_j);
[0023] (3)计算两个量测点之间的距离dist=IZl(k)-Zj(k+1)I，求出两量测点之间的速 度V=dist/Ts，如果vmin<V<Vmax，则进入步骤（4)，否则，进入步骤⑵；其中，Ts表示两 个量测点的采样间隔，^_和V_分别为目标的最大速度和最小速度；
[0024] (4)计算两个量测点所确定的直线参数p。=( 0。，P。）；
[0025] (5)如果k= 1，转步骤（6);否贝1J，在P中找一个Pc= ( 0 c,PJ，如果 9c_ 9。1彡A9且IpC-Pol彡aP，则将Pc的score加1 ;否则将p。插入P，并令pc的 score为1 ;其中，A0和Ap是容许误差；
[0026] (6)使用采样终止规则限制采样次数，如果满足规则，则第k拍和第k+1拍采样结 束，k=k+1，转步骤（7);如果不满足规则，则转步骤（2);
[0027] (7)如果k>TotalScan，转步骤（2);否则，将P中score多T对应的pc提取出来， 保存在矩阵Para中，Para即为检测出来的航迹参数，航迹起始结束。
[0028] 进一步地，所述的基于一步延时的修正Hough变换航迹起始方法包括以下步骤：
[0029] (1)定义TotalScan拍中数据点Di=(X;，y;)，其中i= 1，2, 3. ??n，设置目标的最 大速度Vniax和最小速度V
[0030] (2)取雷达的第k拍的第i个量测点ZiQO作为航迹起始的起点，进行一步外推， 与第k+1拍的第j个量测点Z](k+1)进行遍历式关联，求出第k拍与第k+1拍量测间的速 度L，将满足条件V_<VV_的两拍量测点保存；
[0031] (3)取满足步骤⑵中条件的量测点作为航迹起始的中间点，进行一步外推，与 k+2拍的第m个量测Zni(k+2)进行遍历式关联，求出第k+1拍与第k+2拍量测点间的速度 Vw
[0032] (4)根据式P = X cos 0+y sin 0解算出第k拍量测点与第k+1拍量测点的参数 9 ^和PV并保存在候选航迹矩阵P (k)中；
[0033] (5)根据式P = X cos 0+y sin 0解算出第k+1拍量测点与第k+2拍量测点的参 数叫"和P^分别与POO中的参数进行比较；
[0034] (6)若I9 jm-0 ^I<A0，且0 "和0jm处的斜率相同，其中A0是允许误差， 那么将这三拍量测点同时保存到航迹矩阵Para中，Para即为检测出来的航迹参数，航迹起 始结束。
[0035] 与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
[0036] 本发明将基于一步延时的修正Hough变换航迹起始方法和快速修正Hough变换航 迹起始方法并行运行，引入折扣判断系数Dis对两种航迹起始算法的判断切换，在低杂波 密度的情况下运用快速修正Hough变换能快速的航迹起始方法，用时较短。在高杂波密度 的情况下采用基于一步延时的修正Hough变换，该方法能在这种环境下较好的起始航迹。 本发明通过对主要因素的权重匹配完美解决了该何时切换才能最快最准确的起始航迹。通 过以上两种算法的切换实现了在复杂多变的情况下，能做到两种算法自动判优实现在不同 杂波密度，不同检测概率，不同检测拍数的情况下更快速和准确的起始航迹。这比现有的单 一的算只能适应特定环境下起始航迹有了更好的效果。
【附图说明】
[0037] 图1是本发明的航迹起始方法流程图；
[0038]图2是基于一步延时的修正Hough变换航迹起始结果图（TotalScan= 3)，其中 (a)表示不同杂波密度下的折扣判断系数值；(b)表示表示不同杂波密度下的折扣评价系 数值；（c)表示不同杂波密度下的航迹起始成功率的值；(d)表示不同杂波密度下的虚假航 迹起始率的值；
[0039]图3是快速随机Hough变换航迹起始结果图（TotalScan= 3)，其中（a)表示不 同杂波密度下的折扣判断系数值；(b)表示表示不同杂波密度下的折扣评价系数值；(c)表 示不同杂波密