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目前，典型的多目标跟踪系统主要有边扫描边跟踪雷达目标跟踪系统、相控阵雷达目标跟踪系统、双基地雷达目标跟踪系统、多目标多传感器跟踪系统。 边扫描边跟踪雷达是人们最熟悉的一种用匀速旋转的天线机械扫描，实现波束搜索和目标跟踪的雷达。 相控阵雷达是一种通过控制阵列天线中各个单元的相位得到所需波束指向的雷达，能实现波束的捷变。它的突出特点是和计算机控制相结合，可实现波束驻留时间（指波束照射目标时间）和数据率的控制。相控阵雷达的最大特点是搜索和跟踪功能是分开进行的，数据处理受雷达控制器的控制。
“阵风”战机装配的有源相控阵雷达（图源自网络） 随着隐身目标的出现，双基地雷达作为反隐身目标的一种重要体制，尤其是 20 世纪 70 年代以来受到世界各国的普遍重视。双基地雷达是指发射天线和接收天线之间隔开相当一段距离的雷达。它的最大优点是抗干扰性强。由于接收天线是无源的，双基地雷达在受反辐射导弹攻击时不易暴露，同时减轻了有源干扰的影响。 多目标多传感器跟踪系统是指挥、控制、通信、信息防御系统十分重要的组成部分。常见的多目标多传感器系统有单基地、双/多基地雷达混合组网、制导雷达网、导弹防御系统、舰载防空雷达系统和空间站监视系统等。下面简要介绍边扫描边跟踪雷达系统。 边扫描边跟踪雷达 边扫描边跟踪雷达（Track-While-Scan, TWS）系统每一个扫描间隔对目标采样一次，在扫描间隔期间使用复杂的平滑及预测滤波器来估计目标参数。为实现此目的，常使用卡尔曼滤波器和 Alpha-Beta-Gamma（ 一旦某一特定目标被检测到，为该目标建立一个跟踪文件之前，雷达将发射一组脉冲来确认目标的参数。目标位置、速度以及加速度构成了跟踪文件所含数据的主要部分。
E2预警机装配的边扫描边跟踪雷达（图源自网络） 现代雷达系统一般可执行多种任务，如检测、跟踪、分类或识别等。借助复杂的计算机系统，多功能雷达能同时跟踪多个目标。这种情况下，在一个扫描间隔内，每个目标被釆样一次（主要是距离和角度），然后通过平滑和预测，可以对后面的采样进行估计。能够执行多任务和进行多目标跟踪的雷达称为边扫描边跟踪（TWS）雷达。 当 TWS 雷达检测到新目标时，它将初始化一个独立的航迹文件用于存储检测数据，从而保证可以同时处理这些数据并预测以后时刻目标的参数。位置、速度和加速度是该航迹文件的主要元素。特别指出，在航迹文件建立之前，至少需要一次检测以确认存在目标（确认检测）。 与单目标检测系统不同，TWS 雷达必须确定每一次探测（观测）到的是新目标还是在以前的扫描中已经检测到的目标，因此 TWS 雷达用到了关联算法。在该运算过程中，每一个新的检测都和以前所有的检测作相关运算以避免建立多余的航迹。如果某个检测与两个或多个航迹相关，则要用到预定义的规则来确定该检测属于哪个航迹。下图是一个简化的边扫描边跟踪雷达数据处理框图。
选择一个合适的航迹跟踪坐标系是 TWS 雷达首先要解决的问题，通常以惯性坐标系作为参考系。雷达参数测量包括对目标距离、速度、方位角和仰角的测量。TWS 雷达在目标位置设定了一个波门并试图在这个门限内跟踪目标信号，波门的坐标一般是三维的，包括方位、俯仰和距离。 由于起始检测时目标的确切位置不确定，因此波门范围应该足够大以保证目标在不同的扫描中不会有明显移动，也就是说在连续的扫描中目标应在波门范围内。若在多次扫描中都能观测到目标，则可以减小波门范围。 波门用来确定某次观测是属于已存在的航迹文件还是属于一个新的航迹文件（新目标）。波门算法通常基于对观测数据和预测数据之间的统计误差的计算。对于每个航迹文件，一般都设定误差上限。 若算得某个观测值的误差小于已知航迹文件的误差上限，则此观测值将被记录在这个航迹文件上，也就是与该航迹相关。如果观测和已存在的任何航迹都不相关，则应该建立一个新的航迹文件。 因为新检测（测量）值与所有已存在的航迹文件进行比较，该检测可能与任何航迹都不相关或者与一个或多个航迹相关。观测值和所有存在的轨迹文件之间的相关关系是通过采用一个相关矩阵来确定的，矩阵的行向量表示雷达的观测值，列向量表示航迹文件。当多个观测和多个航迹文件相关时，我们用预先定义的相关规则把单个观测值归属到某一个航迹文件上。 － The End － |
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