异步雷达组网协同跟踪和资源分配方法研究

发布时间：2017-06-10 09:08

  本文关键词：异步雷达组网协同跟踪和资源分配方法研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着传感器、计算机、网络和电子装备的飞速发展,各种面向复杂应用背景的多传感网络大量涌现。以组网雷达为核心的防空预警系统通过多个传感器组网进行协同探测,可以提高系统的总体探测性能。如何优化分配雷达网内有限的传感器资源,通过多个传感器协同跟踪提高雷达网的整体跟踪性能成为网络化协同探测中的一个核心问题。目前,实际的组网雷达系统中各雷达具有不同的采样周期、不同的固有延迟及通信延迟等原因,融合处理中心得到的数据是异步的。本文结合实际科研项目,主要研究了异步雷达组网系统下的协同跟踪和传感器分配方法。论文的主要研究工作内容包括:(1)研究了目标基本运动模型、传感器观测模型、以及常用的滤波算法。在多传感器协同跟踪的一般性研究框架下,结合目标跟踪的性能指标,给出了一种基于跟踪效果反馈的资源分配问题描述和框架。(2)针对雷达网中各传感器异步采样的实际情况,提出了一种基于异步顺序融合的动态传感器分配算法。该算法对异步雷达的量测值按采样时刻顺序滤波,根据滤波协方差和目标期望协方差的接近程度动态选择下一时刻跟踪的最优传感器集合。仿真分析表明该算法和基于伪量测的异步雷达组网协同跟踪传感器分配算法相比具有较少的计算量和较高的目标跟踪精度。(3)针对分布式雷达网中各局部融合节点异步融合的情况,提出了一种分布式异步航迹融合下的协同跟踪算法。该方法采用最小二乘算法对各融合节点融合周期内的航迹进行时域融合,获得虚拟航迹。融合中心根据各融合节点的时域融合结果进行全局融合。根据滤波协方差和目标期望协方差的接近程度动态选择传感器资源,有效利用航迹信息和改善航迹融合质量。该算法与集中式异步航迹融合下协同跟踪进行比较,仿真结果显示该算法在跟踪精度和计算效率上均优于集中式异步航迹融合下的协同跟踪算法。(4)研究了异步雷达组网多目标协同跟踪方法。该方法基于协方差控制原则对传感器资源进行优化分配,建立多传感器多目标分配模型,给出了一种启发式的近似求解算法。对分配后的异步雷达量测值采用实时更新的顺序融合方式进行顺序滤波,将整个融合算法的计算量分散在各个局部信息到达的时刻,避免了融合中心瞬时计算量过大,保证跟踪的实时性。仿真结果验证了算法的有效性。
【关键词】：雷达组网 协同跟踪 传感器管理 协方差控制 分布式异步航迹融合
【学位授予单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN953
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第1章 绪论10-15
• 1.1 研究背景及意义10
• 1.2 信息融合与传感器管理10-11
• 1.3 国内外研究现状11-13
• 1.3.1 雷达组网异步采样系统研究现状11-12
• 1.3.2 雷达组网传感器资源分配研究现状12-13
• 1.4 本文主要工作13-15
• 第2章 多传感器组网协同跟踪基本理论15-28
• 2.1 引言15
• 2.2 多传感器组网目标协同跟踪基本框架15
• 2.3 目标跟踪基本理论和算法15-21
• 2.3.1 目标的运动模型15-17
• 2.3.2 滤波方法17-21
• 2.4 异步航迹融合方法21-24
• 2.4.1 集中式异步航迹融合思想及算法22-23
• 2.4.2 实时更新的异步航迹融合思想及算法23-24
• 2.5 基于反馈的雷达组网资源分配问题24-27
• 2.5.1 宏管理与微管理24-25
• 2.5.2 基于跟踪效果反馈的雷达网传感器资源分配25-27
• 2.6 本章小结27-28
• 第3章 异步雷达组网协同跟踪下算法28-39
• 3.1 引言28-29
• 3.2 多传感器系统的采样分析29-30
• 3.2.1 时间同步29
• 3.2.2 时间异步29-30
• 3.3 异步雷达组网协同跟踪算法30-36
• 3.3.1 系统描述30
• 3.3.2 基于等价伪量测的传感器动态分配方法30-33
• 3.3.3 基于异步采样顺序融合的传感器分配方法33-36
• 3.4 仿真分析36-38
• 3.5 本章小结38-39
• 第4章 分布式异步雷达组网协同跟踪算法39-47
• 4.1 引言39-40
• 4.2 分布式异步雷达组网协同跟踪下传感器异步航迹融合算法40-43
• 4.2.1 分布式异部雷达组网航迹融合问题40-41
• 4.2.2 基于最小二乘的异步雷达组网航迹融合算法41-43
• 4.3 分布式异步雷达组网中的传感器管理43-44
• 4.4 仿真分析44-46
• 4.5 本章小结46-47
• 第5章 异步雷达组网多目标协同跟踪算法47-56
• 5.1 引言47
• 5.2 异步雷达组网协同跟踪下的多传感器多目标分配算法47-51
• 5.2.1 异步雷达组网中的传感器异步顺序融合算法47-49
• 5.2.2 多传感器多目标资源优化模型49-50
• 5.2.3 雷达组网中多传感器多目标的分配算法50-51
• 5.3 仿真分析51-55
• 5.4 本章小结55-56
• 第6章 总结与展望56-58
• 6.1 总结56
• 6.2 展望56-58
• 致谢58-59
• 参考文献59-64
• 附录64

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本文编号：437939