基于目標(biāo)特征信息的航跡起始

摘 要：航跡起始的速度與航跡起始的質(zhì)量是多目標(biāo)航跡處理的關(guān)鍵問題，為保證對各種目標(biāo)實時快速反應(yīng)，要求航跡處理能快速起始目標(biāo)航跡，但同時還要求航跡具備低虛警、高航跡起始質(zhì)量的特性。針對以上問題，首先應(yīng)用目標(biāo)特征增值信息庫對目標(biāo)進行初步識別，然后通過Hough變換后再對目標(biāo)進行相關(guān)，完成航跡起始處理，在工程應(yīng)用中有比較明顯的效果，在可有效降低航跡虛警率的同時，大大縮短了航跡起始的時間。

關(guān)鍵詞：目標(biāo)特征; 目標(biāo)識別; 航跡起始; Hough變換

中圖分類號：TN953-34 文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1004-373X(2011)17-0004-03

Track Initiation Based on Feature of Real-time Targets

ZHANG Fa-bing1， LI Jing2

(1. School of Electronic Information， Jiangsu Science and Technology University， Zhenjiang 212003， China;

2. The 723 Institute of CSIC， Yangzhou 225001， China)

Abstract： The quality and speed of track initiation are the priority of a multi-target track processing. To ensure real-time rapid response to various targets， the track processing requires fast track initiation to the target， with low 1-alarm rate and high quality characteristics of track initiation.Acccording to the problems mentioned above， this paper proposes that the target feature value-added information database is adopted to implement the target initial recognition， and then the target is associated after the Hough transform to complete the track initiation treatment. It has an obvious effect in engineering application， can effectively reduce the 1-alarm rate of track and greatly shorten the track initiation time at the same time.

Keywords： target feature; target identification; track initiation; Hough transform

0 引 言

航跡起始［1-3］是多目標(biāo)航跡處理的首要問題。如果航跡起始不正確，不僅無法實現(xiàn)對目標(biāo)的實時快速跟蹤，而且還會直接影響后續(xù)航跡的處理質(zhì)量及起始速度。然而因探測傳感器對目標(biāo)的分辨率、測量精度、處理維數(shù)，尤其是在復(fù)雜背景條件下，都會影響常規(guī)處理下的航跡起始質(zhì)量。為了能高可靠地完成目標(biāo)相關(guān)，濾除雜波點，在眾多目標(biāo)中完成各自真實目標(biāo)航跡的可靠起始，就需要有一定的處理收斂時間，所以航跡快速的起始要求與高的航跡起始成功概率是相互矛盾的。

修正的Hough變換法已廣泛應(yīng)用于雷達數(shù)據(jù)處理中，成為多傳感器航跡起始和檢測低可觀測目標(biāo)的重要方法。在搜索雷達低可觀測目標(biāo)中，檢測直線運動或近似直線運動用Hough變換法雖然具有較強的抗噪聲能力，但是通常需要累積一定的樣點后才能較好地完成航跡起始，因而不利于航跡的快速起始。

本文采用修正的Hough變換法在航跡起始之前對點跡做初步處理和目標(biāo)的粗略識別，然后進行航跡起始，得到了很好的效果。

1 算法流程

從目前的理論和工程應(yīng)用看，如何克服這種大的位置誤差，從而快速有效地起始新航跡，仍然是一個沒有解決好的問題，而且各種航跡起始算法很難在工程中得到應(yīng)用。本文是工程中比較實用的方法，即利用現(xiàn)有在雷達目標(biāo)檢測前端完成目標(biāo)RCS特征、包絡(luò)特性的提取，完成一定程度的目標(biāo)識別，使目標(biāo)特征庫增值提供盡可能多的點跡信息進行航跡起始，之后再通過修正的Hough處理完成航跡起始，降低航跡起始虛警，確保航跡起始質(zhì)量，流程圖如圖1所示。

2 目標(biāo)波形特征的描述和處理［4-6］

在低分辨率雷達的照射下，目標(biāo)的結(jié)構(gòu)特征不能直觀地體現(xiàn)在雷達回波中，但雷達目標(biāo)對發(fā)射波具有調(diào)制作用。因此，目標(biāo)回波波形攜帶了與目標(biāo)密切相關(guān)的信息，而這種目標(biāo)特征信息很難直觀地表示出目標(biāo)與特征的對應(yīng)關(guān)系，但可以利用參數(shù)方法對目標(biāo)進行分析，并選取某些穩(wěn)態(tài)參數(shù)作為特征對目標(biāo)進行粗略的分類。

比較常用的回波特征信息包括動態(tài)過程中呈現(xiàn)漸變或者相對穩(wěn)定的狀態(tài)特征，還有時間上的變化特性以及顯著的特征信息。本文主要對幾個方面進行分析：

波的形峰值與形狀；

波形的抖動頻率和強度；

波形的有效寬度；

波形的對稱性。

數(shù)據(jù)采集是雷達目標(biāo)識別系統(tǒng)的前端部分，也是雷達目標(biāo)識別系統(tǒng)中不可缺少的部分。雷達觀測目標(biāo)時獲得的用于識別目標(biāo)的測量數(shù)據(jù)子集就是通過數(shù)據(jù)采集獲得的。以雷達跟蹤濾波器的外推位置為中心形成跟蹤門，作為數(shù)據(jù)采集窗口。距離跟蹤門的大小取決于目標(biāo)回波的寬度，而方位跟蹤門的大小取決于雷達天線掃掠目標(biāo)的脈沖數(shù)。

用雷達回波信號的波形進行特征分析，對雷達目標(biāo)的粗略分類是有意義的，回波個數(shù)與目標(biāo)的RCS在一定程度上具有直接的聯(lián)系，所以通過目標(biāo)的回波個數(shù)可以大致把目標(biāo)分成三類，即A類(RCS值較小)，B類(RCS值中等)，C類(RCS值較大)，當(dāng)然這種分類是比較模糊的，目的就是在基于回波個數(shù)不可能發(fā)生突變的情況下，進行點跡數(shù)據(jù)融合，這樣可以減少不必要的計算。目標(biāo)的RCS與回波個數(shù)的關(guān)系如下：

根據(jù)仿真結(jié)果，分別對一批目標(biāo)和三批目標(biāo)進行航跡起始，常規(guī)方法若采取三點建航，虛警率比較大，采用四點建航時才有較好的效果?；谀繕?biāo)增值特征信息的航跡起始根據(jù)三點就能有較好的航跡起始，較常規(guī)方法進行的航跡起始具有較低的虛警率，而且也滿足了航跡起始的快速性，具有較好的工程應(yīng)用前景。

5 結(jié) 語

本文采取的是在航跡處理中，首先用目標(biāo)特征增值信息對目標(biāo)進行初步識別，然后通過Hough變換后再對目標(biāo)進行相關(guān)，完成航跡起始處理。仿真實驗表明，該方法不僅有效地減少了計算量和計算時間，而且減少了虛假航跡的占有率，運算實時性顯著提高，具有較好的工程應(yīng)用前景。

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