[發明專利]一種基于復偽譜的速度濾波檢測前跟蹤方法

有效

• 申請號: 201911279180.0
• 申請日: 2019-12-13
• 公開（公告）號: CN110954895B
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發明（設計）人: 周共健;王亮亮;吳立剛;鄧維波
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01S13/72
• 分類號: G01S13/72;G01S7/02;G01S7/41
• 代理公司: 北京格允知識產權代理有限公司 11609
• 代理人: 周嬌嬌

本發明涉及一種基于復偽譜的速度濾波檢測前跟蹤方法，包括：獲取雷達回波的復值觀測；設置濾波器的假設速度并得到預測位置；以目標在各幀出現的分辨單元位置的復值觀測為峰值、以對應預測位置為中心構造復偽譜；將來自同一幀的復偽譜的復值累加得到幀內積累結果；將批處理中各幀的幀內積累結果的幅度值累加到最后一幀得到幀間積累結果；判斷是否有濾波器的幀間積累結果超過預設的檢測門限，否則沒有檢測到目標，是則選擇目標所在的濾波器的假設速度為估計的目標速度，該速度濾波器所輸出的積累平面的最大峰值所在位置為估計的目標位置，再進行精確估計；航跡回溯并輸出。本發明保留了雷達觀測的相位信息，提高了能量積累效率，改善了算法性能。

技術領域

本發明涉及目標檢測技術領域，尤其涉及一種基于復偽譜的速度濾波檢測前跟蹤方法。

背景技術

現代戰爭要求警戒雷達、預警雷達在進行遠程警戒、預警任務的時候，具備對弱目標的檢測能力。然而，目標的多樣化和環境的復雜化，使雷達的探測能力面臨巨大的挑戰。隱身技術的應用使飛行器等目標的雷達橫截面積大幅度下降，目標反射能量大幅度減弱，雷達探測威力顯著下降。在強雜波環境(如海雜波、地物雜波、電離層干擾等)中目標信雜比明顯降低，這就需要雷達具備更強的微弱目標探測能力。此外，目標(如超音速飛機、高超聲速導彈等)的運動速度大幅增加，使得雷達的預警時間急劇減少，這就需要雷達能夠探測回波更弱的遠距離目標。

傳統的檢測跟蹤方法被稱為檢測后跟蹤(Detect-Before-Track,DBT)算法。在檢測階段，對每一幀的回波數據設置檢測門限，進行門限判決，只有具有足夠強度的點跡才會被保留，然后在跟蹤階段利用這些點跡估計出目標的航跡。DBT算法在信噪比較高的時候性能較好，但是對于弱目標的檢測跟蹤性能較差。這是因為在單幀檢測階段，反射回波較小的目標容易被丟失。盡管可以通過降低檢測門限來提高弱目標的檢測概率，然而目標信號被保留的同時，大量的雜波、噪聲也會被保留下來，這會增加跟蹤階段數據關聯的難度。

為了解決傳統DBT算法在低信噪比下檢測跟蹤性能不佳的問題，利用檢測前跟蹤(Track-Before-Detect,TBD)算法對單幀回波數據不進行門限檢測，而是充分利用目標回波和雜波噪聲在時間和空間上的差異性，通過對雷達數據進行多幀積累和聯合處理，提高目標的信噪比。由于TBD算法摒棄了單幀門限檢測，避免了單幀門限判決造成的目標信息丟失問題，因而可以有效的改善雷達系統對微弱目標的檢測和跟蹤性能。

現有技術中的弱目標檢測前跟蹤方法推導的檢測策略是基于高斯噪聲背景的，推導結果無法適用于瑞利等雷達的觀測背景。該方法在多幀積累過程中，只考慮了觀測的幅度信息。然而，由于正交雙通道處理，雷達的觀測通常是復數，即雷達觀測不僅存在幅度信息，而且存在相位信息。而該方法沒有考慮觀測的相位信息，這種信息丟棄會導致算法性能的退化。

因此，針對以上不足，需要提供一種同時考慮雷達觀測的幅度和相位信息的速度濾波檢測前跟蹤方法。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于現有的檢測前跟蹤方法僅考慮了雷達觀測的幅度信息，針對現有技術中的缺陷，提供了一種基于復偽譜的速度濾波檢測前跟蹤方法。

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種基于復偽譜的速度濾波檢測前跟蹤方法，包括以下步驟：

數據獲取步驟、獲取雷達回波的復值觀測；

濾波器參數設定步驟、設置濾波器的假設速度，由勻速直線運動模型及目標在各幀出現的分辨單元位置預測得到批處理的最后一幀目標的預測位置；

復偽譜構造步驟、構造復偽譜，所述復偽譜以目標在各幀出現的分辨單元位置的復值觀測為峰值，以對應預測位置為中心；

幀內相參積累步驟、將來自同一幀的復偽譜的復值相互累加，得到來自該幀的幀內積累結果；

幀間非相參積累步驟、將來自批處理中各幀的幀內積累結果的幅度值累加到最后一幀，得到幀間積累結果；