1.一种基于雷达传感器的多目标跟踪装置,其特征在于,包括:雷达模块,用于锁定预设区域的多个目标,并基于雷达传感器向预设区域内发射雷达信号,同时,接收所述预设区域内多个目标反射的回波信号;
处理模块,用于根据所述雷达信号以及回波信号,确定每个所述目标的移动距离和移动速度,并根据所述移动距离和移动速度,确定对应目标的移动轨迹,并传输到显示模块显示;
其中,所述处理模块,包括:
信号获取单元,用于基于环形器接收所述回波信号,并通过所述环形器的出口进入耦合器,所述耦合器将所述回波信号分为第一回波信号和第二回波信号;
信号放大单元,用于接收所述第一回波信号和第二回波信号,并对回波信号进行放大整形处理,得到第一放大信号和第二放大信号;
信号转换单元,用于对所述第一放大信号和第二放大信号进行滤波以及AD模数转换,得到第一数字信号和第二数字信号;
信号截取单元,用于从所述第一数字信号和第二数字信号中截取有效的回波信号段,获得第一有效信号和第二有效信号。
2.根据权利要求1所述的一种基于雷达传感器的多目标跟踪装置,其特征在于,还包括:距离测量单元,用于接收并基于所述第一有效信号,获得对应点的距离,过程如下:获取所述第一有效信号的信号数据,并基于所述信号数据筛选出所述第一有效信号的所有波峰点以及所述所有波峰点分别对应的时刻;
所述所有波峰点对应的时刻与光速的乘积,即为所述所有波峰点的距离;
速度测量单元,用于接收并基于所述第二有效信号,获得对应点的速度,过程如下:将所述第二有效信号与来自雷达传感器的预设本振信号进行脉冲压缩处理获得差频信号,并将所述差频信号与本身混频后通过带通滤波,得到平方率信号;
对所述平方率信号进行采样,得到序列信号,并对所述序列信号进行补零处理,得到n个点,且对所述n个点进行傅里叶变换,获得n个点的频谱信号;
获得所述n个点的频谱信号中每个点的多普勒频率,当所述n个点中任一点的频率小于预设频率值时,对所述频谱信号进行多普勒频率补偿;
并对补偿后的频谱信号进行配对调试,判断所述n个点对应的目标是否存在,若存在,基于所述n个点的频谱信号中每个点的频率,并根据速度计算公式,得到对应点的速度。
3.根据权利要求1所述的一种基于雷达传感器的多目标跟踪装置,其特征在于,所述处理模块根据所述移动距离和移动速度,确定对应目标的移动轨迹,包括:测量子模块,用于获得所述预设区域中多个点的距离和速度,并将其转化为空间坐标信息和速度信息;
获取子模块,用于采用聚类算法对多个点进行聚类,并基于聚类结果获取所述目标的数目和初始状态信息;
计算子模块,用于对多个目标进行排序,基于所述目标的初始状态信息,按照顺序计算目标后续时刻的状态值,并由所述雷达传感器获得后续时刻的观测值,并计算所述状态值与所述观测值的后验关联概率;
绘制子模块,基于所述目标多个时刻的状态值,并绘制每个目标的轨迹。
4.根据权利要求3所述的一种基于雷达传感器的多目标跟踪装置,其特征在于,所述获取子模块采用聚类算法对多个点进行聚类,并基于聚类结果得到所述目标的数目和初始状态信息,包括:排序单元,用于基于空间坐标信息对所有点进行排序,并标记为未分类;
选取单元,用于从所述多个点的集合中随机选取一个点作为第一聚类中心;
第一计算单元,用于按照顺序对所述多个点进行分类,计算每个点到第一聚类中心的距离,所述距离大于预设距离阈值的点作为第一类别点,其他点作为第一未分类点;
第二计算单元,用于随机选择所述第一未分类点中的一个点作为第二聚类中心,计算第一未分类点到第二聚类中心的距离,所述距离大于预设距离阈值的点作为第二类别点,其他点作为第二未分类点;
基于所述第二计算单元对每次未分类的点进行再次分类,直到所有点完成分类;
第三计算单元,用于计算每个类别中每个点与对应的聚类中心的均方差之和,当所述均方差之和小于等于预设阈值时,表明各个类别之间已经完全被分离,否则,重新基于选取单元、第一计算单元、第二计算单元对每个点进行分类,直到所述均方差之和小于等于预设阈值;
获取单元,用于获取所述类别的种类,即为所述目标的数目,对同一类别中的点的空间坐标取均值,作为所述目标的距离,对同一类别中的点的速度取均值,作为所述目标的速度,所述距离和速度一起组成所述目标的初始状态信息。
5.根据权利要求3所述的一种基于雷达传感器的多目标跟踪装置,其特征在于,计算子模块,用于对多个目标进行排序,包括:获取所述目标的移动信息,所述移动信息包括目标移动的幅度、每幅度移动的距离、停顿的次数;
设置所述移动的幅度为第一优先级、所述每幅度移动的距离为第二优先级、所述停顿的次数为第三优先级;
基于第一优先级对所述目标进行排序,按照移动的幅度从大到小进行排序;
若检测到目标移动的幅度相同,则将所述目标进行第二优先级排序,按照每幅度移动的距离从大到小进行排序;
若检测到目标每幅度移动的距离相同,则将所述目标进行第三优先级排序,按照停顿的次数从少到多进行排序;
若检测到目标停顿的次数相同,则对所述目标进行随机排序,完成对多个目标的排序。
6.根据权利要求3所述的一种基于雷达传感器的多目标跟踪装置,其特征在于,所述计算子模块基于所述目标的初始状态信息得到所述目标后续时刻的状态值,并由所述雷达传感器获得后续时刻的观测值,并判断所述状态值与所述观测值的后验关联概率,包括:基于所述目标的数目和初始状态信息,并根据如下公式计算所述目标t时刻的状态值:其中, 表示所述目标在t时刻的状态值, 表示所述目标的状态传输函数,表示所述目标的初始状态值, 表示所述目标的初始距离, 表示所述目标的初始速度; 表示所述目标在t-1时刻的状态值;
根据如下公式计算雷达传感器在t时刻的观测值:
其中, 表示所述雷达传感器在t时刻的观测值,表示所述雷达传感器的脉冲累计数,表示所述雷达传感器的多普勒通道标号,取值为v=1,2,…,S, 表示所述雷达传感器在t时刻的观测数据, 表示所述雷达传感器在t时刻的观测噪声, 表示所述雷达传感器滤波过程中的过程噪声,表示所述多普勒通道标号的最大取值,T表示所述雷达传感器的雷达脉冲重复周期;
基于所述状态值和观测值,计算所述状态值与所述观测值的后验关联概率:其中, 表示所述目标的状态值与观测值在t时刻的后验关联概率, 表示所述雷达传感器的扫描预设区域的扫描系数,取值为 ,表示所述雷达传感器检测来自杂波的先验概率,表示归一化因子,取值范围为 ;
将所述多个目标按照顺序依次进行计算,并最终得到每个目标的状态值、观测值及后验关联概率;
判断所述每个目标后验关联概率是否大于预设概率值,
若是,基于所述状态值可反应目标t时刻的状态,并继续对下一时刻的状态值进行检测;
否则,重新检测所述每个目标的初始状态信息,并获取t时刻的新的状态值,并基于所述新的状态值来计算新的后验关联概率,直到所述新的后验关联概率大于所述预设概率值。
7.根据权利要求3所述的一种基于雷达传感器的多目标跟踪装置,其特征在于,所述绘制子模块基于所述目标多个时刻的状态值,绘制每个目标的轨迹,包括:获取目标多个时刻下的状态值,解析所述状态值所包括的目标的位置、速度、方向信息,并在预设区域内标注每个时刻下所述目标的位置,绘制目标的轨迹。
8.一种基于雷达传感器的多目标跟踪方法,其特征在于,包括:基于雷达模块锁定预设区域的多个目标,并基于雷达传感器向预设区域内发射雷达信号,同时,接收所述预设区域内多个目标反射的回波信号;
根据所述雷达信号以及回波信号,确定每个所述目标的移动距离和移动速度;
根据所述移动距离和移动速度,并运用聚类算法和排序方法,确定对应目标的移动轨迹,并传输到显示模块显示。