[發明專利]一種利用雙站單陣元高頻地波雷達探測船只目標的方法

有效

• 申請號: 201610141847.0
• 申請日: 2016-03-11
• 公開（公告）號: CN105652257B
• 公開（公告）日: 2018-02-13
• 發明（設計）人: 紀永剛;張杰;王祎鳴;鞠榮華
• 申請（專利權）人: 國家海洋局第一海洋研究所
• 主分類號: G01S7/41
• 分類號: G01S7/41
• 代理公司: 青島海昊知識產權事務所有限公司37201
• 代理人: 張中南,邱岳

技術領域

本發明涉及一種雙站單陣元高頻地波雷達船只目標探測方法，具體涉及一種基于檢測跟蹤一體化的利用雙站單陣元高頻地波雷達探測船只目標的方法。

背景技術

高頻地波雷達工作于高頻(3～30MHz)頻段，利用高頻電磁波沿海表面繞射傳播特性，能夠探測到視距以外的海上移動目標，最大探測距離可達400km。目前，用于海上目標探測地波雷達都是大型陣列式系統，雷達天線陣動輒幾百米，甚至上千米(Heron et al.,2012；Savidge et al.,2011)，需要大面積的海邊雷達場地，而海岸線區域場地稀缺，因此限制了陣列式高頻地波雷達的廣泛應用。

近幾年，用于目標探測的高頻地波雷達朝著系統小型化方向發展。美國羅格斯大學利用建設的CODAR地波雷達網做船只目標檢測(Dobson et al.,2013)，國內利用雙站地波雷達進行船只目標探測(文斌，2011)。上述兩項研究是采用先單站目標側向得到點跡，再做航跡跟蹤，最后是雙站航跡關聯的方式進行的。這種雙站目標探測方法中，每個單站都能給出具有實位置的真實航跡，利用雙站的主要目標是在單站基礎上提高整體航跡的探測精度。但其方法由于是采用先檢測后跟蹤的思路，單站雷達較差的方位向探測精度會影響航跡跟蹤效果，最終影響雙站的整體探測精度。付天驕(2011)和周俊宇(2013)研究了僅利用距離多普勒信息的雙站地波雷達多目標跟蹤方法，先利用僅有距離和速度的目標點形成可能的航跡，然后再剔除虛假航跡鬼影航跡。上述研究提出的無角度雙站目標探測方法，不管利用單站再融合還是直接利用雙站點跡信息來形成航跡，其本質上還是先檢測后跟蹤的思路，探測中僅利用目標的空間信息而沒有目標的回波強度等屬性信息。

從實際高頻地波雷達的距離-多普勒(R-D)二維譜可以看出，船只目標在R-D譜中表現為面目標，此面目標代表了運動目標在一定積累時間內在距離和速度兩個維度上的變化特性，可以提供了比單純峰值點更多的目標運動和屬性信息，能比點跡更好的區分和識別目標。因此，在R-D二維的基礎上再增加時間維構成R-D-T的三維結構，就可以將目標檢測在時間維和屬性維進行擴展，充分利用目標面區域在隨時間維在空間位置和回波強度屬性上都連續分布而雜波噪聲隨機分布的特性，實現目標航跡和點跡的一體化探測，得到單站雷達的無向航跡結果。然后再利用兩個單站的無向航跡探測結果進行關聯，形成可能的航跡結果，利用目標在短時間內做直線運動的特性剔除虛假航跡，最終得到真實的多目標航跡結果。相關的參考文獻如下：

[1]文斌.(2011).雙基地高頻雷達航跡融合方法研究(碩士論文,哈爾濱工業大學).

[2]付天驕,周共健,田文龍,等.無角度雙站地波雷達組合定位跟蹤和濾波算法[J].系統工程與電子技術,2011,33(3):552-556.

[3]Dobson C,Holenstein K,Smith M,et al.Monostatic vessel detection statistics from the CODAR SeaSonde[C].Oceans-San Diego,2013IEEE,2013:1-4.(單基地CODAR SeaSonde迪波雷達船只探測統計)

發明內容

本發明的目的是提供一種利用雙站單陣元高頻地波雷達探測船只目標的方法，該方法能夠充分利用地波雷達R-D中船只目標面區域在隨時間維在空間位置和回波強度屬性上都連續分布而雜波噪聲隨機分布的特性，實現目標航跡和點跡的一體化探測，得到單站雷達的無向航跡結果，然后利用目標在短時間內做直線運動的特性實現雙站無向航跡的準確關聯，實現多目標航跡探測。

為了實現上述目的，本發明的技術方案如下：

一種利用雙站單陣元高頻地波雷達探測船只目標的方法，包括首先利用兩個站點的高頻地波雷達對海面上的船只目標發射脈沖信號，在經過一定的時間延遲之后得到回波信號，利用該回波信號得到距離-多普勒數據(R-D數據)，其特征在于還包括以下步驟：

步驟1：利用一定時間段T(T小于一小時)的高頻地波雷達單通道的R-D數據構建R-D-T三維數據，記為Y(r，d,t)，其中r＝1,…,M，M為R-D數據中的距離單元格數，d＝1,…,N，N為R-D數據中的多普勒單元格數，t＝1,…,A，A為自然數，將時間段T均分為A份，從而得到A個時刻，t表示其中的一個時刻；