被动多基站雷达分布式航迹融合方法

发布时间：2020-09-08 09:33

　　被动多基站雷达(Passive Multistatic Radar,PMR),又称无源协同定位(Passive Coherent Location,PCL),利用调频信号、数字电视、GPS、GSM等合作或非合作的外辐射源信号来探测目标。由于本身不配置发射天线,PMR自身静默、成本低且安装灵活;更重要的是,PMR充分利用探测系统的空间多样性和频率多样性,能有效探测隐身目标,在雷达领域受到日益关注。当PMR中存在多个接收站时,通过信息融合技术,能进一步改善目标航迹质量。本文针对杂波环境下PMR多接收站航迹的分布式融合问题,开展了如下研究:首先,针对理想环境下的航迹融合问题,系统分析了几种经典航迹融合方法(协方差凸组合、信息矩阵融合、协方差交互)的性能。仿真结果表明,协方差凸组合方法简单易行,但忽略了局部估计的相关性;信息矩阵融合方法利用了局部估计的预测信息,部分改善了融合航迹的跟踪精度;协方差交互方法对局部估计误差的互协方差信息进行加权融合,能有效提高航迹质量。其次,针对局部估计误差互协方差未知时的PMR航迹融合问题,分别提出带记忆的快速协方差交互融合方法和带记忆的快速容错广义凸组合融合方法。前者通过将前一帧的融合状态进行反馈,利用信息理论优化准则求解权值的闭式解。后者在前者的框架下,引入自适应权重参数优化权值求解过程,进一步改善了融合航迹的跟踪精度。仿真结果验证了所提两种方法的有效性。最后,针对杂波环境下局部估计误差互协方差未知时的PMR航迹融合问题,提出考虑目标存在概率的两种综合广义凸组合航迹融合方法,提升了正确航迹率和跟踪精度。第一种是不带记忆的综合广义凸组合融合方法,它通过综合概率数据关联得到单接收站的候选航迹集合和对应的目标存在概率,再将目标存在概率引入航迹融合过程改善融合航迹质量。第二种通过将前一帧的融合状态进行反馈,得到带记忆的综合广义凸组合融合方法。仿真验证了所提方法的有效性。
【学位单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TN95
【部分图文】：

示意图,目标运动模型,雷达系统,探测目标

２．２被动多基站雷达数学模型逡逑被动多基站雷达系统包括接收站以及外辐射源。被动多基站雷达系统探测目逡逑标示意图如图２．１所示。在被动多基站雷达系统中，接收站本身不发射电磁波信逡逑号，其包括监控天线和参考天线：监控天线接收外辐射源的电磁波信号经过目标逡逑反射后作为目标的回波信号，参考天线用于接收外辐射源直接发送的信号。对回逡逑波信号与直达信号中的测量进行比较，实现目标定位。逡逑目标逡逑接收站１逦＿逦外辐射源逡逑接收站Ｓ逡逑图２．１被动多基站雷达系统探测目标示意图逡逑２．２．１目标运动模型逡逑在实际应用中，目标的运动状态复杂，但是在具体的研究过程中，一般情况逡逑下会把目标运动转化成下面几种运动状态［６３］：匀速直线运动、匀加速运动与匀速逡逑转弯运动＃１。本文主要探讨目标做匀速直线运动的情景。假设目标做匀速直线运逡逑动，运动模型如下［６５］：逡逑Ｘｋ＝ＦｋＸｋ＿＇＋ｖｋ逦（２．１）逡逑８逡逑

集中式,接收站

于集中式融合结构，由于全局中心能够将所有接收站的原始测量不会丢失任何信息，可以最大限度地得到目标信息，所以融合效而由于原始测量数据都要从局部接收站传输到全局中心，所以系讯带宽；而且由于数据量庞大，也需要全局中心具有强大地存储同时原始测量数据中，也会存在大量地无关信息，从而导致产生中心处理器发生异常，则集中式融合方法不能继续运行。综上：跟踪误差小，生存能力较弱，对全局中心处理器的要求比较高，来比较困难。逡逑布式融合有异于集中式融合，对于分布式融合结构中，各个接收的局部跟踪器，先对自身获得的测量数据进行处理，从而获得局方差的估计，形成局部航迹，然后把各个接收站形成的局部航迹，最后通过不同的分布式融合方法进行航迹融合，得到全局目标合结构如图２．３所示⑷。逡逑接收站１航迹＾逡逑

分布式融合

：逦、逦心逡逑接收站ｓ邋＾￣酵——？逡逑图２．２集中式融合逡逑对于集中式融合结构，由于全局中心能够将所有接收站的原始测量信息进行逡逑处理，不会丢失任何信息，可以最大限度地得到目标信息，所以融合效果为最好逡逑的。然而由于原始测量数据都要从局部接收站传输到全局中心，所以系统需要很逡逑大地通讯带宽；而且由于数据量庞大，也需要全局中心具有强大地存储以及计算逡逑能力；同时原始测量数据中，也会存在大量地无关信息，从而导致产生冗余；一逡逑旦全局中心处理器发生异常，则集中式融合方法不能继续运行。综上：集中式融逡逑合目标跟踪误差小，生存能力较弱，对全局中心处理器的要求比较高，在工程上逡逑实现起来比较困难。逡逑分布式融合有异于集中式融合，对于分布式融合结构中，各个接收站都会存逡逑在各自的局部跟踪器，先对自身获得的测量数据进行处理，从而获得局部目标状逡逑态和协方差的估计，形成局部航迹，然后把各个接收站形成的局部航迹传输进全逡逑局中心，最后通过不同的分布式融合方法进行航迹融合，得到全局目标航迹。分逡逑布式融合结构如图２．３所示⑷。逡逑

【参考文献】