雷达数据处理及应用（第四版） 课件 第1章 概述

于洪波雷达数据处理及应用雷达数据处理及应用

第1章概述1.1

目标跟踪的目的和意义1.2

目标跟踪中的基本概念1.3系统模型第1章概述现代单基地雷达系统简化框图

电磁波

目标天线发射机双工器接收机显示与操作信号处理器数据录取器数据处理器量测1.1

目标跟踪的目的和意义航迹目标跟踪的目的是通过对检测器给出的点迹的数据处理，实现对目标的实时跟踪和预测，最终完成航迹管理和态势显示。目标跟踪定义对获得的目标位置(如径向距离、方位、俯仰角)、运动参数等测量数据进行互联、滤波、平滑、预测等运算，以达到有效抑制测量过程中引入的随机误差，对控制区域内目标的运动轨迹和相关运动参数（如速度和加速度等）进行估计，预测目标下一时刻的位置，并形成稳定的目标航迹，实现对目标的高精度实时跟踪的目的。目标x轴分量跟踪轨迹图

目标跟踪示意框图

量测数据预处理数据互联跟踪航迹起始与终止波门航迹信号处理数据处理点迹量测跟踪的基本任务真假点迹的分类和新航迹的建立；点迹与已有航迹的关联;航迹与航迹之间的关联处理；目标跟踪与滤波、航迹维持以及平滑外推计算；航迹质量等级确定和航迹质量管理；态势显示，包括航迹和点迹的显示。

是指与目标状态有关的受噪声污染的观测值。1量测(点迹、观测、测量)1.2目标跟踪中的基本概念①随时间变化，而且量测往往是在离散的时刻点上-随机序列；②存在误差，尤其是各种随机性的误差。量测特点量测：包含目标运动参数的一组随机序列。根本问题是：噪声和有用信号的区分。2量测数据预处理(1)饱和:①实际系统中要处理的数据远远超出数据处理器设计时所限定的目标处理数量；②数据处理部分被分配的处理时间有限，在这种情况下，数据处理器对一次观测得到的数据尚没处理完，就被迫中断而去处理下一批数据。(2)野值剔除孤立型野值斑点型野值(3)系统误差配准

测量系统误差(MeasurementSystemError):目标测量与其真实状态（时间、位置、速度等）的确定偏差，又称为对目标的测量对准误差，其均值为相对固定值（非零）。(4)时间配准（TimeRegistration）：又称时间同步。…••••••…••雷达1雷达2

包括与天文时间的同步（绝对配准）和与高精度主时钟的同步（相对配准）。(5)空间对准：平移变换旋转变换

外推法拉格朗日三点插值法最小二乘曲线拟合法。(1)数据互联的概念是建立某时刻传感器量测数据和其它时刻量测数据(航迹)的关系，以确定这些量测数据是否来自同一个目标的处理过程；数据互联是雷达数据处理的关键问题之一。数据互联（数据关联、点迹相关）解决的是观测（目标源）的不确定性问题。3数据互联(2)数据互联分类点迹与点迹的互联（航迹起始）；点迹与航迹的互联（航迹保持）

航迹与航迹的互联（航迹融合）初始波门：以自由点迹为中心，用来确定目标观测值可能出现范围的一块区域(在航迹起始阶段用

)。4波门相关波门：以被跟踪目标的预测位置为中心，用来确定该目标的观测值可能出现范围的一块区域(在航迹保持阶段用

)

。xy

量测和航迹关联示意图

0●相关波门相关波门（跟踪门）的大小与雷达测量误差、要保证的正确互联概率、跟踪方法等有关。小波门：波门最小尺寸一般不应小于3倍测量误差的均方根值；中波门：可在小波门的基础上再加上1~2倍的测量误差的均方根值；大波门5航迹起始与终止航迹起始是指进入雷达监视区域的新目标建立航迹的过程。航迹终止

是指对来自同一个目标的量测值进行处理，以便保持对目标现时状态的估计。6跟踪多目标跟踪由于存在多目标和虚警，雷达环境会产生很多点迹-用于滤波的量测值的不确定性；机动目标跟踪

模型参数的不确定性；机动目标跟踪机动检测算法自适应跟踪算法：在对目标进行估计的同时对滤波增益进行修正。(1)交互式多模型算法；(2)修正的输入估计算法；(3)多模型算法；(4)Singer模型法；(5)当前模型算法等等；7航迹航迹：是由来自同一个目标的量测集合所估计的目标状态形成的轨迹；可能航迹：是由单个测量点组成的航迹。

暂时航迹:是由两个或多个测量点组成的并且航迹质量数较低的航迹统称为暂时航迹，也称作试验航迹。

初次雷达扫描测得目标点迹即给1分，初始相关波门每关联一次加1分，航迹起始后小波门每关联一次加3分；大波门每关联一次加2分；冲突关联情形时加1分：丢失一次点迹扣3分，系统最高得分为m0分。对序贯和模糊综合法m0=6，对双门限、修正的K近邻域算法和模糊双门限法m0=8。当1＜mij(l)≤3时称为试验航迹；当4≤

mij(l)≤

m0时称为确认航迹;当mij(l)≤0时，则撤消试验航迹。：航迹质量:表示航迹真实性程度的示性数，或者说是对航迹可靠性程度的度量。确认航迹:是具有稳定输出或航迹质量数超过某一定值的航迹，也称作可靠航迹或稳定航迹。固定航迹：由杂波点迹所组成的航迹；其位置在雷达各次扫描间没有多大变化。航迹撤销：当航迹质量低于某一定值或它是由孤立的随机干扰点组成的时，则航迹被撤销。可能航迹暂时航迹撤销确认航迹撤销假航迹寿命:一条假航迹从起始后到被删除的雷达扫描次数。真航迹寿命:一条真航迹起始后被误作假航迹删除的雷达扫描次数。真航迹维持时间受两个因素的限制：点迹-航迹关联错误;连续丢失量测(1)数据关联性能。通常用正确关联概率、错误关联概率、关联失败概率等指标来评价关联问题。(2)跟踪批数。它直接反映系统跟踪容量和处理能力。(3)跟踪滤波器精度。包括最优性、快速性、鲁棒性等指标。(4)处理时间。是指点迹录取到态势显示的处理时间。8目标跟踪性能评估目标跟踪器评估阶段分析和仿真阶段，这一阶段的关键是数学模型的建立；各模块测试及评价阶段，重点是各模块接口硬件和通信协议的调试；室内联调和测试阶段外场实验阶段定型阶段。（1）要考虑最优性、鲁棒性以及快速性之间的平衡关系；（2）可靠性。数据处理器作为软件系统其工程设计应该选择结构简单、可靠性高、容易实现、在工程上成熟的算法；（3）智能信息处理。

首先要根据系统对数据处理器的指标要求分析数据处理器的特征为数据处理器指标分配、设计的侧重点提供依据。目标跟踪的工程设计