专利名称：基于粒子滤波的机载pd雷达解距离模糊方法
技术领域：
本发明涉及一种雷达数据处理方法，特别是涉及一种测量距离模糊条件下的目标跟踪方法，适用于高/中脉冲重复频率雷达(如机载脉冲多普勒雷达等)对目标的跟踪。
背景技术：
脉冲多普勒(PD)雷达能在强杂波背景中检测出运动目标信号，为机载雷达提供良好的下视能力，因此被广泛应用于机载预警和机载火控雷达中。但是，机载ro雷达为了无模糊地测量目标速度，通常采用高、中脉冲重复频率，造成测量的目标距离是模糊的，从而导致无法对目标正确稳定地跟踪，甚至出现目标丢失现象，贻误战机。因此，解决r o雷达在高、中脉冲重复频率条件下的距离模糊问题对提高其作战效能具有重要意义。为了解距离模糊，机载ro雷达通常采用多个脉冲重复频率工作方式，根据多个脉冲的回波数据进行解算，得到真实的距离信息，同时也兼顾消除由盲区、遮挡而产生的目标丢失现象。目前，工程中经常采用基于中国余数定理的解距离模糊方法。该方法主要通过以下步骤实现(I)将雷达接收机输出的目标回波信号进行A/D变换，送雷达数据处理计算机执行以下步骤；(2)求取N个重复周期T1, T2, . . . , Tn的距离量化数为Iii1, m2, . . . , mN,且它们的量化单元均为Te ；(3)判断Iii1, m2, , mN是否满足两两互质条件,如果满足,执行⑷；否则算法失败；(4)利用中国余数定理对各重复频率对应的目标数据解距离模糊。中国余数定理解距离模糊方法具有以下两个缺陷(I)各重频对应的距离量化数IHij1H2, . . .，mN必须满足两两互质关系，当距离量化数之比不满足两两互质条件时，就不能有效求得目标真实距离，而实际应用中雷达各重频对应的距离量化数可能不满足两两互质条件，因此应用局限性较大；(2)在实际应用中，解模糊的精度受量测误差影响较大，甚至会出现解模糊错误。
发明内容
本发明的目的是提出一种基于粒子滤波的机载ro雷达解距离模糊方法，解决基于中国余数定理的解距离模糊方法无法对各脉冲重复频率对应的距离量化数两两不互质情况下无法解模糊以及解模糊精度受测量误差影响较大的问题。本发明提出的基于粒子滤波的机载ro雷达解距离模糊方法的技术方案包括以下步骤步骤I :变量初始化K是总仿真时间；T是雷达扫描周期；M是雷达发射脉冲重复频率个数；
N是滤波器采用的粒子数；Rmax是雷达最大探测距离；T1, T2，…，Tm是脉冲重复周期；R1, R2, , Rm是各脉冲重复频率测量的最大不模糊距离；Vmin和Vniax是目标可能的最小和最大速度；Fk, Hk和Γ k分别是目标状态转移矩阵和雷达量测矩阵以及过程噪声控制项矩阵；步骤2 :粒子集初始化 (I)粒子距离初始化r'k = Rmax Xrand(\),i = \,2,···,Ν(I)rand (I)表示按照均匀分布产生一个
区间上的随机数；(2)粒子速度初始化V； = Vrain + (vmax -Vmin)Xrand⑴， = 1,2,,(2)(3)粒子权重初始化W1k = —,i -1,2,···,Ν(3)(4)令χ[=\ν[,\ν[^ =(4)得到初始粒子集二；步骤3 :令k = k+Ι，获得k时刻的雷达量测(I)设置雷达的工作状态，使雷达依次交替采用某个PRF工作Indk = mod (k, Μ) +1 (5)其中Indk表示雷达在k时刻采用的PRF的索引号，mod (x, y)表示x/y的余数；(2)将雷达接收到的信号进行A/D变换，得到k时刻目标的模糊量测zk，送雷达数据处理计算机；步骤4 :状态预测对k-Ι时刻的粒子集进行一步预测= FkK-I +rkuk,i = \,2,---,N(6)得到预测粒子集K-”(1M)Il1，其中匕为状态转移矩阵，Γk为过程噪声控制项
矩阵，Uk加速度过程噪声；步骤5 :权重更新(I)根据量测方程== 1,2,■·■, N(7)得到预测的量测粒子集二，其中Hk为量测矩阵；(2)预测量测粒子集距离模糊化=mod(rUimax),/ = l，2，···,#(8)其中Rk,max表示k时刻雷达所采用PRF对应的最大不模糊距离；(3)令
权利要求
1.基于粒子滤波的机载ro雷达解距离模糊方法，其特征包括以下步骤 步骤I:变量初始化 K是总仿真时间； T是雷达扫描周期； M是雷达发射脉冲重复频率个数； N是滤波器采用的粒子数； Rmax是雷达最大探测距离；T1, T2, . . . , Tm是脉冲重复周期； R1, R2,..., Rm是各脉冲重复频率测量的最大不模糊距离； Vmin和Vniax是目标可能的最小和最大速度； Fk，Hk和Γ\分别是目标状态转移矩阵和雷达量测矩阵以及过程噪声控制项矩阵； 步骤2 :粒子集初始化 (1)粒子距离初始化r'k ^ RmaxXrand(I)J ^l,2,···,N rand (I)表示按照均匀分布产生ー个[O，I]区间上的随机数； (2)粒子速度初始化v'k = ^min + (V纏-Vmin) X rand ⑴,ζ· = 1,2，…# (3)粒子权重初始化 w'k ^-^,i = 1,2,···,Ν (4)令 か[べ，4]丁" = 1，2，·.·，# 得到初始粒子集{4，(1ル)}こ； 步骤3 :令k = k+Ι，获得k时刻的雷达量测 (1)设置雷达的工作状态，使雷达依次交替采用某个PRF工作 Indk = mod (k, Μ) +1 其中Indk表示雷达在k时刻采用的PRF的索引号，mod(x, y)表示x/y的余数； (2)将雷达接收到的信号进行A/D变换，得到k时刻目标的模糊量测zk，送雷达数据处理计算机； 步骤4 :状态预测 对k-Ι时刻的粒子集进行ー步预测 xk\k-\ ~ FkX^l + 厂IcuIl,i,N 得到预测粒子集，其中匕为状态转移矩阵，Γ k为过程噪声控制项矩阵，Uk加速度过程噪声； 步骤5 :权重更新 (I)根据量测方程 ^k\k-i = HkXk^i — \,1.,··· ,N得到预测量测预测粒子集
全文摘要
本发明公开了基于粒子滤波的机载PD雷达解距离模糊法，属于雷达数据处理领域。基于中国余数定理的解距离模糊方法无法在脉冲重复频率对应距离单元数两两不互质条件下解距离模糊，并且在实际应用中解距离模糊结果受测量误差和计算误差影响较大。本发明提出的基于粒子滤波的机载PD雷达解距离模糊即立足于解决此类问题。本发明具有结构简单，计算快速，易于硬件实现，同时克服了基于中国余数定理解距离模糊方法的应用局限性，并且可以避免实际应用中测量误差对基于中国余数定理解距离模糊方法正确解模糊的影响，对非线性非高斯系统具有较强的适应性，因此具有较强的工程应用价值和推广前景。
文档编号G01S7/41GK102819013SQ201210059018
公开日2012年12月12日 申请日期2012年2月28日 优先权日2012年2月28日
发明者王国宏, 谭顺成, 贾舒宜, 于洪波, 关成斌, 王娜, 曹倩, 陈中华 申请人:中国人民解放军海军航空工程学院