第2讲雷达数据处理仿真实现与实验.ppt

多目标跟踪原理,多目标跟踪原理,多目标跟踪基本概念,点迹单次（某一时刻）目标的观测（距离、速度、角度、幅度等）航迹对应于某一目标的观测集合所估计的目标轨迹和状态,目标跟踪的困难,目标观测起源的不确定性目标观测信息的不精确性目标运动方式的不确定性,跟踪滤波,跟踪滤波估计Alpha-BetaKalman,目标模型,CVCACTIMM,跟踪坐标系,直角坐标系极坐标系球坐标系其它,数据关联,最近邻JPDAMHT,起始与终结,逻辑法记分法特征法,航迹管理,新建航迹删除航迹航迹索引动态管理静态管理,航迹管理方法,用第一扫描中得到的测量作为航迹头建立门限，用速度法建立初始相关波门，对第二次扫描有测量落入初始相关波门的航迹头均建立暂时航迹；对每个暂时航迹（由两次测量组成）直线外推，以外推点为中心，后续相关波门的大小由航迹外推误差协方差确定；第三次扫描测量落入后续相关波门离外推点最近者给予互联；若后续相关波门没有测量，则撤销此可能航迹，或用加速度限制的扩大相关波门考察第三次扫描测量是否落入其中；继续上述步骤，直到形成稳定的航迹，航迹起始才算完成；在历次扫描中，未与任何航迹互联的那些测量（称自由测量或孤立点迹）作为新的航迹头，转步骤1操作。,递推实现流程,地波超视距跟踪特殊性,数据率低：为了获得足够的信噪比以及多普勒分辨能力，高频地波超视距雷达积累周期往往长达几十秒甚至几百秒。如此之低的数据率，常规雷达跟踪系统难以接受，其间目标的位置和运动参数会有很大的变化，这给跟踪预测带来很大的不确定性。检测概率低：由于远距离传播衰减，目标回波信号幅度较小；强杂波（海杂波、电离层杂波等）和干扰（电台干扰、冲击干扰等）的存在，目标回波信号经常被掩盖；再加上高频段目标散射面积随姿态的变化敏感；使得高频地波雷达检测概率很低，有时甚至连续多个周期不能检测到目标信号。观测精度低：高频雷达距离分辨通常在几公里以上，方位分辨则在几度以上，这导致雷达对目标位置的估值精度很低，特别是远距离目标，观测位置可能偏离目标真实位置十几公里。另外，雷达在对抗杂波及干扰时，经常会破坏期望信号的信息，导致估值误差的加大，甚至使目标参数估计出现野值。杂波密集：要在低信噪比下获得足够的目标发现能力，必然导致虚假观测的增加；杂波和干扰经常会误检为目标，另外在对抗杂波和干扰时也会导致虚假目标的出现。,地波超视距跟踪特殊性,真实航迹的形成和维持能力不足，特别是在信噪比较低干扰较严重的远距离范围，很难及时可靠地发现和稳定跟踪目标；航迹参数的估计精度较低，在点迹精度较差、常有野值观测干扰的情况下，传统滤波估计算法很难获得满意的估计精度；虚假航迹出现的概率较高，受密集杂波的干扰，虚假航迹时有出现，严重影响使用者对监测态势的判断。,仿真评价方法,蒙特卡洛仿真方法MonteCarlo仿真方法是通过大量的计算机模拟来检验系统的动态特性并归纳出统计结果的一种随机分析方法。用数学方法模拟真实物力环境，并验证系统的可靠性与可行性。主要包括随机数的产生、MonteCarlo仿真设计以及结果解释等。MonteCarlo仿真设计的基本原则是，在比较两种方法的性能时，应尽可能的保证相同的实验条件，即保证相同的仿真序列和相同的随机量测误差。另外还应保证试验的可重复性，以使感兴趣或异常的结果能够被详细检查出来而不需要重复整个仿真试验。可通过将仿真数据及结果打印或写盘来实现。滤波精度关联正确与错误表征,跟踪评价指标滤波精度,均方根误差(RMSE)/标准偏差“误差”的“平方”的“平均”的“二次根”,有限观测次数、真值未知,跟踪评价指标关联概率,目标正确跟踪百分比如果一个目标某个周期的真实位置与估计位置之间的距离不超过目标一个周期之内最大可能运动距离，我们则认为目标被正确跟踪。定义一个二进制序列表征目标的跟踪状态。如果某个周期存在一条目标真实航迹，序列对应位置则为1；如果没有真实航迹，对应位置则为0。每个周期目标。正确跟踪百分比通过对各次蒙特卡洛仿真上述二进制序列统计实现。目标正确跟踪百分比的时间平均，将能提供目标被正确跟踪的时间分数，从而表征航迹的连续性。单位时间虚假航迹数与正确跟踪定义相反，所有那些既不是与正确目标观测关联又不满足上面条件的确认航迹则被称为虚假航迹。目标正确跟踪百分比越高，单位时间虚假航迹数越少，表明跟踪器性能越好。,目标观测数据模拟,输入是什么？仿真什么样的模型输出是什么？最终形成什么数据,目标观测数据模拟,常速运动模型(CV)模型：x=x0+vx*ty=y0+vy*t输入：x0y0vxvy输出：(r,a)=f(x,y)(zr,za)=(r,a)+rand(),目标观测数据模拟,常加速运动模型(CA)模型：x=x0+vx*t+*ax*t*ty=y0+vy*t+*ay*t*t输入：X0,y0vx,vyax,ay输出：(r,a)=f(x,y)(zr,za)=(r,a)+rand(),目标观测数据模拟,圆周运动模型(CT)模型：x=x0+(v/w)*cos(wt)y=y0+(v/w)*cos(wt)输入：x0,y0vw输出：(r,a)=f(x,y)(zr,za)=(r,a)+rand(),数据处理实验分析,非合作目标真值可获取运动不确定合作目标真值可获取运动确定实验方法实验分析数据量要求数据选择分析指标,仿真实验示例,仿真实验示例,仿真实验示例,仿真实验示例,仿真实验示例,态势显示简介,正确实时显示目标的航迹及诸参数；目标航迹点迹与雷达威力范围的地图背景正确重合显示，直观表达目标的位置信息；提供兴趣目标的选取及单独重点观测手段；可随时接入雷达系统，通过以太网实时接收数据处理输出的态势数据参数，并且可随时退出雷达系统；以文件形式记录接收的雷达态势数据，提供对这些文件的检索手段，可重演已记录的全部或者部分数据或者特定目标；打印输出功能。,实验课内容,目的实践仿真实验过程模拟数据MC仿真实现结果分析理解MC仿真思想掌握仿真实验分析方法实验报告提交新技术楼808室周共健或新技术楼807室尚尚。电子版发送至zhougj，邮件主题说明。,实验课内容,内容可自选建议内容模拟CV目标，直角坐标观测，两种方法/两种参数滤波（滤波方法自选），MC仿真，Matlab编程感兴趣者可用C语言实现核心模块验收方式实验报告仿真实验模型（理论）仿真实验流程（实现）仿真实验分析及总结（成果）附核心模块代码或