雙基地高頻雷達數(shù)據(jù)處理NFE技術(shù)研究.pdf

1、高頻地波雷達工作在頻率十分擁擠、電磁環(huán)境極其復雜的短波段，其探測性能易受電磁環(huán)境變化的影響。在復雜電磁環(huán)境下，系統(tǒng)探測難以保證目標點跡的連續(xù)性，同時較低的方位分辨率導致遠距離上檢測點跡的高度分散和跳變。因此，在雷達數(shù)據(jù)處理時，存在難以航跡起始和形成穩(wěn)定航跡的問題。然而雙/多基地高頻地波雷達體制是進一步提高單基地高頻地波雷達全天候性能、保障在復雜電磁環(huán)境下航跡起始和穩(wěn)定航跡形成的有效途徑之一。本文以T/R-R型雙基地高頻地波雷達系統(tǒng)為背景

2、，重點研究智能化信息融合模型和算法，以及復雜電磁環(huán)境下的航跡起始和短航跡合成問題。
　　本文首先針對高頻地波雷達電磁波沿海面繞射的特點，采用曲面定位法分析T/R-R型雙基地高頻地波雷達系統(tǒng)的探測范圍及定位精度，繪制單、多測量子集定位精度曲線，并得到雙基地高頻地波雷達各測量子集在不同探測區(qū)域的精度分布。這些研究為雙基地高頻雷達數(shù)據(jù)處理方法的設(shè)計提供參考依據(jù)。
　　受復雜電磁環(huán)境、海雜波及電離層雜波等影響，高頻地波雷達系統(tǒng)的檢測

3、點跡往往具有突變性、非均勻性、區(qū)域性和模糊性等特點。本文從信號處理角度，將上述超視距探測時變不確定多源信息融合問題歸結(jié)為多源、多模式信息的綜合決策推理系統(tǒng)設(shè)計問題。這類問題的解決需要引入智能化的信息融合概念和算法，從而構(gòu)造一個具有學習、推理、專家功能的高性能智能化信息融合系統(tǒng)。本文通過分析雙基地高頻雷達的數(shù)據(jù)特點及其在數(shù)據(jù)處理中存在的問題，在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)-模糊推理二維模型基礎(chǔ)上引入專家系統(tǒng)技術(shù)，構(gòu)造神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(Neural Network)、

4、模糊推理(Fuzzy Reasoning)和專家系統(tǒng)(Expert System)三大技術(shù)相結(jié)合的緊耦合式NFE三維模型。研究表明，該模型能夠綜合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊推理和專家系統(tǒng)的特點，并具有通用性和收斂性，可看作是一類完備的智能化信息融合模型，適用于處理復雜環(huán)境背景下的不確定信息融合問題。
　　由于高頻地波雷達的速度探測精度遠高于距離和方位的探測精度，因此在關(guān)聯(lián)處理中速度信息起到至關(guān)重要的作用。在雙基地高頻雷達的點跡關(guān)聯(lián)處理中，由于

5、僅憑徑向速度無法解決速度對齊問題，進而無法利用目標實際運動速度信息，因此很難預測首次檢測點跡下一時刻的位置，這為數(shù)據(jù)處理的初始相關(guān)波門的位置和大小的選取帶來極大的困難。針對此問題，本文提出基于NFE模型的初始點跡關(guān)聯(lián)波門預測方法。該方法將回波點跡的徑向斜率（由目標位置信息確定）和徑向速度作為輸入變量，以目標在徑向坐標系的預計運動區(qū)域相應(yīng)值作為輸出變量，按照雙基地高頻雷達探測精度的不同建立專家系統(tǒng)和制定專家規(guī)則來確定不同區(qū)域的隸屬函數(shù)，實

6、現(xiàn)單檢測點跡的初始波門預測，從而為解決雙基地高頻地波雷達初始點跡的速度關(guān)聯(lián)提出一種可行的方法。該方法為及時準確地確定初始點跡關(guān)聯(lián)波門和快速起始航跡提供有力保障。
　　傳統(tǒng)的微波雷達航跡起始算法具有的共性是：其一，主要利用目標的位置信息（包括徑向距離和方位角）作為輸入向量進行判斷，然后考慮速度維的關(guān)聯(lián)處理；其二，這些算法在判別是否形成有效航跡時所遵循的準則多以量測連線的線性程度的判斷作為依據(jù)。然而雙基地高頻地波雷達航跡起始問題不能簡

7、單地照搬傳統(tǒng)的微波雷達航跡起始算法，需要考慮由于低位置信息探測精度引起的檢測數(shù)據(jù)的強突變性問題，從而無法應(yīng)用傳統(tǒng)的方法有效地起始航跡。針對此問題，本文在對雙基地高頻地波雷達數(shù)據(jù)特征詳盡分析的基礎(chǔ)上，研究基于NFE模型的航跡起始方法。該方法建立徑向速度變化量、雷達反射截面積變化量及信雜比幅度與回波量測作為更新點跡的可信度之間的模糊關(guān)系，間接利用數(shù)據(jù)的位置信息將其作為專家系統(tǒng)的判決條件作為輔助選擇相應(yīng)的輸入變量的隸屬度函數(shù)實現(xiàn)航跡起始，從而

8、解決雙基地高頻地波雷達系統(tǒng)在初始點跡高度分散、不連續(xù)的情況下航跡難以起始的問題。
　　不同于一般的微波雷達，高頻地波雷達采用了超分辨、高精度的多普勒處理技術(shù)，因此如何有效利用多普勒頻移參數(shù)成為雙基地高頻雷達系統(tǒng)航跡處理的關(guān)鍵。由于在復雜環(huán)境下的各站航跡往往是斷續(xù)的短航跡，而不是完整的穩(wěn)定航跡，因此雙基地高頻地波雷達航跡融合實際上是短航跡合成問題。本文針對此問題提出利用多普勒頻差因數(shù)修正相交關(guān)聯(lián)門內(nèi)公共量測來自目標的條件概率，并將其

9、引入Hopfield網(wǎng)絡(luò)的目標函數(shù)的Doppler-NJPDA數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)算法，提高密集雜波環(huán)境下交叉運動目標相交的區(qū)域正確短航跡識別概率，從而解決雙基地高頻地波雷達交叉運動目標真假短航跡識別問題。另外，在短航跡合成處理中融匯基于NFE模型的航跡起始方法，并在航跡更新點可信度NFE模型的基礎(chǔ)上按照航跡處理的特點對其進行改進用于虛假點跡剔除。綜合使用以上方法可保證對多目標點跡-航跡關(guān)聯(lián)的實時性和可靠性，從而解決雙基地高頻雷達密集虛假點跡環(huán)境下