基于多帧聚类的紧凑型地波雷达海上目标航迹起始方法

紧凑型地波雷达是专属经济区内海上船只目标监测预警的重要手段。由于其发射功率低、目标回波信噪比低,在对海上船只目标检测过程中较低的检测概率极易导致目标漏检,采用序贯类方法难以及时起始航迹。对此,本文通过分析杂波和目标的地理位置以及径向速度随时间变化的特点,提出了一种基于多帧聚类的紧凑型地波雷达海上目标航迹起始方法。该方法利用目标和杂波在连续多帧内运动特征的差异,在具有噪声的基于密度的空间聚类算法(Density-Based Spatial Clustering of Applications with Noise, DBSCAN)求解聚类ε邻域的过程中增加运动特征约束,将各船只目标在多帧内的点迹聚类为不同的簇,实现海上船只目标点迹与杂波点的区分,将簇内点迹按时间顺序顺次连接得到起始航迹。利用仿真与实测紧凑型地波雷达数据开展了航迹起始实验,结果表明,与逻辑法相比,本文方法得到的航迹起始时间平均提前了5.95 min,丢点率平均降低了12.68%,解决了海上弱目标航迹起始时间滞后的问题,适用于杂波区目标与雷达远端船只目标的航迹起始。

基于多初级假设的FM广播外辐射源雷达网航迹起始算法

基于调频(FM)广播信号的外辐射源雷达有着检测概率低、虚警率高、量测精度差的特点,这给组网目标跟踪带来了极大挑战。一方面,较高的虚警率使计算量增加,组网算法的实时性受到考验;另一方面,检测概率低、方位角精度差造成冗余信息缺乏,量测关联与航迹起始变得困难。为解决这些问题,该文提出初级假设点和初级假设航迹的概念,以及基于此概念的FM广播外辐射源雷达网航迹起始算法。首先构造可能的低维关联假设,并解算出与其对应的初级假设点;随后关联不同时刻的初级假设点,形成多条可能的初级假设航迹;最后联合多场雷达网数据进行假设航迹判决,真实目标对应的初级假设航迹会得到确认,错误关联导致的虚假初级假设航迹会被剔除。相比于已有算法,所提算法有着更低的计算量,更快的航迹起始速度,仿真与实测结果均验证了所提算法的有效性。

基于泛化熵随机森林的雷达目标航迹起始方法

文章提出了一种基于泛化熵随机森林的雷达目标航迹起始方法,通过引入一种泛化熵可调参数,解决了传统随机森林算法对差异数据集泛化能力和适应性差且难以确定全局最优解的难题。首先利用雷达多周期回波数据构建随机森林算法决策模型,其次基于设计的泛化熵处理规则对实测数据进行分类处理得到所需测试样本,最后将测试样本输入完成模型训练的随机森林进行迭代寻优和自主决策以获取雷达目标的航迹起始结果。雷达实测数据验证表明,文章所提出的方法相比于传统随机森林方法具有更为优越的目标航迹起始性能。

一种复杂环境下多目标航迹起始算法及性能研究

通过对修正逻辑航迹起始算法的研究,针对密集杂波环境下航迹起始的复杂性问题,采用了一种新的高效起始算法。利用位置信息形成可能航迹,在后续扫描周期利用航迹的状态估计信息形成一种椭圆关联门,同时在航迹外推形成V字的区域加以角度约束,并采用灰度信息剔除背景杂波,最终在高噪声下形成一条正确的起始航迹。通过对算法性能指标进行理论推导和仿真分析,结果表明,与修正的逻辑航迹起始算法相比,在密集杂波环境下,新算法正确航迹起始概率有了明显提高,并具有更低的虚假航迹起始概率,有更好的起始性能。

基于运动分类和二维卷积的随机Hough变换航迹起始

随机Hough变换具有占用存储空间小、计算量低的优点,常用于低杂波环境下的航迹起始。针对随机Hough变换在密集杂波环境下存在峰值簇拥、计算量大导致航迹无法正确起始的问题,文中提出了一种基于运动分类和二维卷积的随机Hough变换航迹起始方法。首先,利用距离约束限制无关点迹做随机Hough变换;然后,对不同运动朝向的点做随机Hough变换,产生的特征参数分别用矩阵存储,为避免测量噪声导致航迹特征参数得不到积累,对每个特征参数矩阵做二维卷积;最后,将过阈值门限的特征参数点进行聚类处理完成航迹起始。验证结果表明:所提方法能在密集杂波环境下有效地起始多目标航迹,不仅成功率高,而且计算量小,具有较好的工程应用前景。

一种基于主动声呐图像多重累积的航迹起始方法

为满足强混响背景下水下运动目标自主检测要求,针对主动声呐回波信号空时处理后数据量庞大的问题,提出了一种基于主动声呐图像多重累积的航迹起始算法。首先,构建主动声呐强混响背景下水下多目标航迹起始模型。通过声呐图像的择大累计,将距离-方位-帧时间三维声呐图像压缩成距离-方位二维声呐图像,并保留了累积帧信息。通过质心聚类点迹提取的方法,获取目标量测信息和能量信息,完成数据预处理。其次,对Hough变换的参数空间进行能量累积,并通过局部峰值检测的方法得到多目标初始航迹。最后,为提高航迹准确率,利用速度约束和航迹合并方法,剔除了混响及合并重复航迹。仿真结果表明,与常规的目标跟踪方法相比,该算法有效降低了航迹起始过程中声呐图像的数据量,在强混响背景下仍能以高检测概率实现水下多目标自主检测。

一种基于跟踪信息的多基雷达系统航迹起始算法

多基雷达系统(MSRS)可以大大提高目标定位性能,然而由于各个雷达站信噪比的差异,通常存在一些雷达站尚未建立目标航迹,从而不能最大程度地提高目标定位精度。因此,如何利用其它雷达站提供的目标跟踪信息,提高尚未建立目标航迹的雷达站的探测性能是一个值得研究的问题。为此,该文提出一种基于跟踪信息的航迹起始算法。首先将已经跟踪到目标的雷达站提供的目标跟踪信息,送至尚未建立目标航迹的雷达站;然后利用目标跟踪信息和目标运动模型,建立目标预测波门;最终在虚假航迹起始概率恒定的条件下,调整预测波门内的检测门限,完成目标检测和航迹起始过程。仿真实验表明,该算法可以大大提高目标检测概率和目标航迹起始概率。

基于广义S-D分配算法的船舶目标跟踪与航迹起始研究

作为目标探测与跟踪的核心组成,船舶雷达系统发挥着重要的作用。传统单一雷达探测海上动目标、多目标时会出现精度下降、目标丢失等现象,基于广义S-D分配算法的目标探测跟踪技术能够有效提升雷达工作效率。通过对船舶雷达工作原理的分析,提出了一种在杂波环境下多目标航迹起始算法,并利用广义多维分配方案进一步论证了算法在目标跟踪中的应用,通过仿真实验验证了算法的有效性。

一种改进的三维空间中基于随机Hough变换的航迹起始方法

针对三维空间中的强杂波环境和目标低概率截获情况,现有的顺序数据处理方法和批数据处理方法均无法做到没有虚假航迹且能准确起始正确航迹,文章提出一种改进后的基于随机Hough变换的新方法,用于三维空间中的航迹起始。在传统二维Hough变换的基础上,该方法将参数空间扩展到三维,并利用速度门限和周期时序特性进行关联。仿真结果表明,其算法能有效解决强杂波、低截获环境下的三维航迹起始问题。

航迹起始算法研究

针对传统的基于逻辑的航迹起始算法存在的弊端,分别提出了基于一步延迟思想和多假设思想的航迹起始算法。基于一步延迟思想的方法利用相邻2个采样周期的量测信息来选择用于航迹扩展的量测,从而实现航迹扩展的唯一性,可以在保证航迹起始性能的同时有效地降低存储要求。而在基于多假设思想的航迹起始算法中,在候选目标航迹的扩展阶段,采用关联矩阵拆分的办法获得当前多个可行假设,进而实现原假设的扩展与分裂,从而使得扩展后的源于各个候选目标的量测序列之间无共用量测现象。仿真结果表明了算法的有效性。

杂波环境下基于Hough变换和逻辑的快速航迹起始算法

航迹起始是航迹处理中的首要问题。本文提出了一种新的航迹起始算法,即基于Hough变换和逻辑的航迹起始方法。这种新的算法首先利用Hough变换法排除大量的杂波点,创造一个虚警概率比较低的环境,然后利用3/4逻辑法起始航迹,因而特别适用于密集杂波环境下快速起始航迹。仿真结果表明了这种算法在快速起始航迹中的有效性及优越性。

两级Hough变换航迹起始算法

密集杂波环境中低信噪比目标的航迹起始是目标跟踪面临的主要困难.考虑一类具有多普勒量测的目标跟踪问题,提出了一种两级Hough变换航迹起始算法.该算法将时间信息引入Hough变换,利用多普勒与斜距的相关性构造约束条件,将三维空间的轨迹检测转化为两个二维空间的轨迹检测问题.给出了四个描述算法特性的定理,为算法参数设计提供了依据.仿真表明算法的有效性.

被动传感器网基于模糊综合贴近度的航迹起始

提出了适用于被动传感器网数据关联的模糊数学模型,定义了模糊综合贴近度,基于模糊综合贴近度提出了模糊航迹起始算法.研究了最速下降法中搜索起始点选取、候选目标初始状态估计、目标检测、多义性处理等问题.模糊航迹起始算法的优点是不必已知杂波特性及目标探测概率.仿真实验结果表明,该算法能有效实现航迹起始.

基于Hough变换和聚类的航迹起始算法

基于Hough变换的航迹起始是密集杂波环境中低信噪比目标起始的一种有效方法,但其存在阈值选取困难及一个目标起始多条航迹(航迹簇拥)等问题。提出了一种MeanShift多尺度聚类Hough变换航迹起始算法(MSMSC-HT)。该算法先用低阈值进行航迹初选;然后对初选航迹进行多尺度聚类,并用MeanShift算法求取聚类中心;最后通过尺度寻优自适应地确定航迹数目和航迹参数。该算法通过聚类避免阈值设计的困难,解决了航迹簇拥下航迹的检测与估计问题。仿真结果表明了算法的有效性。

基于形态学和Hough变换的航迹起始研究

为进一步提高密集杂波环境下航迹起始算法的有效性,受人工航迹起始方法的启发,将雷达多次扫描数据视作二值图像,提出了一种基于形态学中膨胀操作和Hough变换相结合的航迹起始算法。首先为降低计算量,基于最大速度和雷达扫描周期这一先验信息构造了距离关联门,提出了一种去除图像杂波点的预处理方法;分析了雷达量测误差对目标位置的影响,给出了一种描述目标空间分布范围的近似方法,并依此构造了膨胀操作的结构元素,利用该结构元素对源图像进行膨胀来强化真实航迹呈直线这一特性,继而运用Hough变换方法进行直线检测。仿真实验给出了各步操作的算法结果,证明了所提预处理算法和起始算法的有效性。

航迹起始算法及性能仿真

在深入研究基于逻辑的航迹起始方法和基于Hough变换技术的航迹起始方法的基础上,把基于逻辑的方法和Hough变换法相结合,提出了基于目标运动状态的航迹起始算法。该算法首先利用目标的位置信息形成候选目标航迹,在候选目标航迹扩展过程中,利用来自同一个目标的量测数据在较短时间内(相邻2个采样周期)具有相同的运动状态,利用目标的运动状态对候选航迹进行检验。进行了性能比较仿真,仿真结果表明:该算法在正确航迹起始概率上和基于逻辑的方法相当,但其虚假航迹起始概率远低于其他航迹起始方法;并且对存储要求低,适于工程应用。

三维空间中基于Hough变换和逻辑的航迹起始

Hough变换法特别适用于杂波环境下的目标航迹起始,但目前的研究一般仅限于在二维空间中使用该方法。本文提出了一种三维空间中基于Hough变换和逻辑的航迹起始方法。其基本思想是,首先在三维空间中选择两个投影面,然后在两个投影面分别使用基于Hough变换和逻辑的航迹起始算法,最后将两个投影面上起始的航迹进行比较,进而确定三维空间中的航迹起始。仿真结果表明了这种算法在三维空间杂波环境中快速起始航迹中的有效性及优越性。

一种有效的Hough变换航迹起始积累方法

针对积累矩阵在低信噪比、低信杂比目标检测时存在的峰值簇拥现象,提出了一种有效的Hough变换积累方法。该方法综合利用单元投票数和投票取值定义了反映单元对应参数为待测曲线特征参数可能性的置信因子,并依据置信因子衡量各投票点对相应单元的贡献值,从而对参数空间实现加权积累。不同量测噪声水平以及不同杂波水平下的多目标航迹起始仿真表明,该方法不但能够明显改善局部峰值簇拥现象;而且对量测噪声和杂波干扰都具有更好的鲁棒性,特别适用于复杂环境中的目标检测。

修正的逻辑航迹起始算法

根据目标的运动特性提出了一种基于修正逻辑的航迹起始方法,其主要思想是在航迹起始阶段,对落入相关域中的量测加一个限制条件,以剔除在一定程度上与航迹成V字形的测量点迹。仿真结果表明,这种方法可以有效地在杂波环境中快速获得起始航迹,具有较好的实用价值。

集中式多传感器群目标灰色精细航迹起始算法

为解决多传感器群内目标精细航迹起始的难题,提出一种集中式多传感器群目标灰色精细航迹起始算法。该算法首先基于循环阈值模型、群中心点完成群的预分割、预互联,然后将预互联成功的群按传感器分成子群,基于灰色精细互联模型剔除同一传感器子群内的虚假量测,并利用量测合并模型消除群内多传感器对同一目标的冗余信息,最后基于灰色精细互联模型、航迹得分完成群内量测的精细互联和航迹输出。经仿真验证,与分布式多传感器修正逻辑法、基于聚类和Hough变换的集中式多传感器多编队航迹起始算法相比,该算法综合性能更优。