雷達(dá)微弱目標(biāo)檢測(cè)前跟蹤方法研究.pdf

1、如何提高對(duì)雷達(dá)微弱目標(biāo)的檢測(cè)能力、延長(zhǎng)對(duì)它們的預(yù)警時(shí)間是現(xiàn)代雷達(dá)面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)之一。檢測(cè)前跟蹤（TBD）技術(shù)作為一種新興微弱目標(biāo)檢測(cè)技術(shù)，通過(guò)對(duì)多幀數(shù)據(jù)中的目標(biāo)航跡能量進(jìn)行積累，顯著地提高了對(duì)弱小目標(biāo)的檢測(cè)性能，已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。本文針對(duì)雷達(dá)微弱目標(biāo)檢測(cè)前跟蹤方法展開(kāi)了相關(guān)研究，包括針對(duì)高重頻雷達(dá)弱小目標(biāo)檢測(cè)而提出的檢測(cè)前跟蹤方法，基于距離-多普勒延拓的多重頻雷達(dá)弱小目標(biāo)檢測(cè)前跟蹤方法，基于粒子濾波的雷達(dá)多目標(biāo)檢測(cè)前跟蹤

2、方法和基于格子分區(qū)的多幀檢測(cè)（MFD）檢測(cè)前跟蹤方法。具體工作概括如下：
　　第一部分針對(duì)高重頻雷達(dá)高速運(yùn)動(dòng)弱小目標(biāo)檢測(cè)的距離模糊問(wèn)題，提出了一種基于動(dòng)態(tài)規(guī)劃的檢測(cè)前跟蹤算法。在目標(biāo)的狀態(tài)轉(zhuǎn)移方程中，將目標(biāo)的實(shí)際距離轉(zhuǎn)化為模糊距離和模糊數(shù)兩個(gè)變量，將解距離模糊問(wèn)題轉(zhuǎn)換為對(duì)模糊距離和模糊數(shù)的聯(lián)合估計(jì)問(wèn)題。本文提出的基于動(dòng)態(tài)規(guī)劃的檢測(cè)前跟蹤算法，通過(guò)最大后驗(yàn)概率估計(jì)方法(MAP)聯(lián)合估計(jì)目標(biāo)的模糊距離、多普勒速度和模糊數(shù)的變化，在存在

3、距離模糊的情況下完成了對(duì)高速弱小目標(biāo)能量的積累和檢測(cè)。仿真結(jié)果表明，該算法對(duì)高速運(yùn)動(dòng)弱小目標(biāo)具有很好的檢測(cè)性能。最后，針對(duì)中重頻雷達(dá)的距離-多普勒模糊問(wèn)題，也提出了類(lèi)似的解決方案。
　　第二部分提出了一種基于距離-多普勒延拓的多重頻雷達(dá)弱小目標(biāo)檢測(cè)前跟蹤方法。該方法采用多重頻參差工作模式，對(duì)MTD處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理并按照不同的模糊數(shù)進(jìn)行距離-多普勒數(shù)據(jù)延拓。通過(guò)多重頻組內(nèi)直接能量積累和組間的航跡能量積累獲取最大的目標(biāo)能量。最后

4、，采用航跡凝聚策略消除由動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法引起的航跡團(tuán)聚效應(yīng)，依據(jù)虛假目標(biāo)與真實(shí)目標(biāo)的相關(guān)性去除由低信噪比而引起的虛假目標(biāo)航跡。仿真結(jié)果表明，在未知目標(biāo)初始化狀態(tài)的情況下，改善了對(duì)弱小目標(biāo)的檢測(cè)性能。
　　第三部分針對(duì)多重頻雷達(dá)提出了一種基于粒子濾波的雷達(dá)多目標(biāo)檢測(cè)前跟蹤方法。采用“雙層粒子濾波”處理結(jié)構(gòu)和目標(biāo)粒子群的技術(shù)，將對(duì)多目標(biāo)檢測(cè)跟蹤轉(zhuǎn)換為對(duì)多個(gè)單目標(biāo)的檢測(cè)跟蹤問(wèn)題。在“目標(biāo)發(fā)現(xiàn)層”發(fā)現(xiàn)新生目標(biāo)、生成新生目標(biāo)的粒子群，在“目標(biāo)跟

5、蹤層”跟蹤維持或刪除已有目標(biāo)的粒子群及其航跡。采用改進(jìn)的ESIR-TBD粒子濾波算法解決了目標(biāo)檢測(cè)過(guò)程中的距離-多普勒模糊問(wèn)題，采用類(lèi)似 JPDA的數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)方法解決了臨近目標(biāo)相互干擾問(wèn)題。該方法通過(guò)粒子群和目標(biāo)存在概率分別完成對(duì)多目標(biāo)的個(gè)數(shù)和狀態(tài)的估計(jì)。仿真結(jié)果表明在多重頻工作模式下，該方法能有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)多目標(biāo)的檢測(cè)和跟蹤。
　　第四部分提出了一種基于格子分區(qū)的多幀檢測(cè)（MFD）檢測(cè)前跟蹤方法。該方法無(wú)需建立離散的狀態(tài)空間，而直接

6、在傳感器量測(cè)空間上實(shí)現(xiàn)檢測(cè)前跟蹤算法。在該方法的處理過(guò)程中，首先對(duì)原始量測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理以獲得目標(biāo)的候選點(diǎn)跡數(shù)據(jù)集。然后對(duì)候選點(diǎn)跡數(shù)據(jù)集進(jìn)行格子分區(qū)，并通過(guò)設(shè)定合適的分區(qū)大小，使得目標(biāo)航跡運(yùn)動(dòng)的搜索范圍被限定在目標(biāo)周?chē)膸讉€(gè)格子分區(qū)內(nèi)，再利用目標(biāo)的多普勒速度信息，使搜索區(qū)域進(jìn)一步縮小。最后，采用高效的檢測(cè)前跟蹤算法實(shí)現(xiàn)對(duì)多幀候選點(diǎn)跡數(shù)據(jù)集的能量積累，該方法將滑窗航跡能量積累算法和臨近目標(biāo)STC處理相結(jié)合，在克服了目標(biāo)檢測(cè)跟蹤延時(shí)的同時(shí)，