[發明專利]基于動態規劃的強雜波環境中弱小目標檢測前跟蹤方法

有效

• 申請號: 201410317097.9
• 申請日: 2014-07-04
• 公開（公告）號: CN104076355A
• 公開（公告）日: 2014-10-01
• 發明（設計）人: 戴奉周;劉宏偉;安政帥
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01S13/72
• 分類號: G01S13/72
• 代理公司: 西安睿通知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 61218
• 代理人: 惠文軒

技術領域

本發明屬于雷達弱小目標檢測跟蹤技術領域，特別涉及基于動態規劃的強雜波環境中弱小目標檢測前跟蹤方法。本發明充分利用已經建立的雜波圖信息構造復似然比函數作為動態規劃的值函數，可以有效提高對強雜波環境中弱小目標的檢測性能和跟蹤性能，這樣不僅利用了目標信號的相位信息而且大大減小了計算量，為該方法在雷達系統中的實際使用提供了保障。

背景技術

檢測與跟蹤是雷達最基本的任務。隨著隱身技術的發展和應用，典型的軍事目標如戰斗機、導彈的雷達截面積減小了一到兩個數量級，它們的回波信息更加微弱，而且常常還處在強雜波環境中，這給雷達的檢測與跟蹤帶來了很大的挑戰；與此同時目標的飛行速度大大提高，從而使雷達的預警時間大大減小。因此非常有必要研究新的理論和方法提高此類目標的檢測與跟蹤性能。

傳統的檢測跟蹤方法是先檢測后跟蹤。檢測在雷達信號處理部分完成，即先進行雜波抑制，然后完成恒虛警檢測；跟蹤在雷達的數據處理部分完成，通過對恒虛警得到的點跡進行預處理、航跡起始、濾波和關聯，最終估計出目標的航跡。但是在傳統的雷達目標檢測中，恒虛警處理存在信噪比損失，這更加降低了微弱目標在低信雜噪比背景下的檢測與跟蹤性能。因此如何提高弱小目標在復雜環境中的檢測與跟蹤性能成為現在雷達急需解決的問題。近年來檢測前跟蹤成為檢測與跟蹤微弱目標的一個研究熱點。檢測前跟蹤的基本思想是：在低信噪比的情況下，目標極易淹沒在強雜波和噪聲中，單幀數據不能有效的檢測出目標，因而單幀不設檢測門限，而是根據目標運動的連續性和目標在幀間的關聯性，對多幀數據進行存儲，然后對多幀數據進行聯合處理，積累后與檢測門限進行比較，得到目標航跡的同時完成對目標的檢測。

雷達信號處理的目標之一是解決目標與環境間的矛盾，而對目標檢測影響最嚴重的環境干擾就是雜波。作為一種隨機過程，大多數雜波可以進行統計描述。對于雷達監視的某一特定區域，由于很長時間內地表信息基本不變，因而該區域雜波強度是相對穩定的。因此我們可以按照一定的方法建立雷達威力范圍內雜波強度的分布圖—雜波圖。當我們對該區域用雷達照射時，可以充分利用建立的雜波圖信息，從而提高對該區域微弱目標的檢測能力。

在雷達應用中，通常假設背景噪聲服從復高斯分布。這意味著每個分辨單元的測量值的強度當目標存在時服從Rice分布，而當目標不存在時服從Rayleigh分布。假定噪聲是空間不相關的，整幅圖像的概率可以表示為所有單個分辨單元概率的乘積。由于目標通常只影響其周圍的一些分辯單元，因此這里將這個概率表示為一個似然比，這個似然比為在目標存在的假設下整幅圖像的概率與在目標不存在的假設下整幅圖像的概率的比。由于目標主要對其周圍的區域產生影響，而對遠離目標的區域影響可以忽略不計，因此這個似然比只需要考慮目標周周的區域。這里的Rice和Rayleigh分布是數據幅度的的函數，因而這種方法并沒有使用數據的相位信息

發明內容

本發明的目的在于提出基于動態規劃的強雜波環境中弱小目標檢測前跟蹤方法。本發明克服了現有技術中未充分利用雜波圖先驗信息及只利用了信號的幅度信息和計算量大的缺點。由于幅度似然比只利用了數據的幅度信息而未利用數據的相位信息，從而造成了一定的信息損失，以致于影響最終的檢測和跟蹤性能，而且幅度似然比需要計算大量的貝塞爾函數，這需要占用大量的計算資源，使得此方法很難滿足雷達對實時性的要求。因此本發明充分利用已知的雜波圖先驗信息及復數據構造動態規劃的值函數，最終利用動態規劃方法實現對非均勻強雜波環境下的弱小目標的檢測與跟蹤。

為實現上述技術目的，本發明采用如下技術方案予以實現。

基于動態規劃的強雜波環境中弱小目標檢測前跟蹤方法包括以下步驟：

S1：對雷達接收到的回波數據進行預處理，得到處理后的距離-多普勒二維圖像；

S2：根據所述距離-多普勒二維圖像，構造復似然比函數，將所述復似然比函數作為動態規劃的值函數，采用動態規劃方法對目標進行檢測前跟蹤，得出目標航跡。

本發明的特點和進一步改進在于：

在步驟S1中，對雷達接收到的回波數據進行預處理的過程為：對雷達接收到的回波數據做M點的FFT相參積累，得出對應的距離-多普勒二維圖像，M為大于1的自然數。

在步驟S1中，距離-多普勒二維圖像的模型表示為：

z_k＝exp{jφ}h(x_k)+n_k+c_k