地面情報(bào)雷達(dá)點(diǎn)跡過濾技術(shù)探討范文

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1引言

地面情報(bào)雷達(dá)一般也稱作地面監(jiān)視雷達(dá)或地面警戒雷達(dá)，主要用作國土防空和空中交通管制，多采用邊搜索邊跟蹤體制，能同時對一定仰角和一定距離、360°全方位范圍內(nèi)的目標(biāo)進(jìn)行探測跟蹤。探測過程中，由于地面反射、通訊基站、廣播電臺等的影響，回波中總是混雜著機(jī)內(nèi)噪聲、地物雜波和各類干擾，從而形成虛假點(diǎn)跡。虛假點(diǎn)跡包括噪聲虛警、雜波剩余及干擾所形成的點(diǎn)跡，它們具有隨機(jī)特性。雷達(dá)的目標(biāo)提取器不僅能檢測、錄取真實(shí)目標(biāo)的點(diǎn)跡數(shù)據(jù)，同時也能錄取虛假目標(biāo)的點(diǎn)跡數(shù)據(jù)，這些真假目標(biāo)的點(diǎn)跡會一起被上報(bào)到雷達(dá)終端顯示器中，這不僅加大了計(jì)算機(jī)的處理量，而且也不利于目標(biāo)航跡的跟蹤。剔除虛假點(diǎn)跡主要通過雷達(dá)的信號處理系統(tǒng)完成，例如采用旁瓣相消、動目標(biāo)顯示（MTI）、動目標(biāo)檢測（MTD）、恒虛警（CFAR）檢測、雜波圖等處理方法。另外，也可以依據(jù)真假目標(biāo)點(diǎn)跡分布特性的不同對目標(biāo)點(diǎn)跡進(jìn)行判別，形成點(diǎn)跡過濾的準(zhǔn)則，本文主要針對點(diǎn)跡過濾技術(shù)進(jìn)行研究。

2點(diǎn)跡過濾

點(diǎn)跡過濾主要是利用雷達(dá)回波點(diǎn)跡的不同特征參數(shù)信息，計(jì)算出點(diǎn)跡的風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)（0到1之間），然后據(jù)此剔除一些虛假點(diǎn)跡。基本措施是對提取的目標(biāo)點(diǎn)跡的各個特征兩兩組合，然后求出該特征組合下的似然概率，最后對所有特征組合下的似然概率加權(quán)求和，得出用于判別點(diǎn)跡真假的風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)。為了計(jì)算目標(biāo)真假性的似然概率，雷達(dá)首先識別和標(biāo)識出所有真假目標(biāo)樣本的點(diǎn)跡。然后對真假目標(biāo)的點(diǎn)跡，提取有用的特征信息，分別計(jì)算點(diǎn)跡每個特征對應(yīng)的均值和標(biāo)準(zhǔn)差。接下來把真假點(diǎn)跡的特征進(jìn)行組合（如(X,Y)，X,Y代表特征信息）放在同一坐標(biāo)系中。

3計(jì)算仿真

上節(jié)所述特征組合的選擇，一般取決于雷達(dá)類型、工作模式、雜波環(huán)境及干擾類型等。本章我們提取的目標(biāo)三個特征參數(shù)信息是：目標(biāo)點(diǎn)跡的歸一化幅度、距離展寬、方位展寬，它們對應(yīng)的均值和標(biāo)準(zhǔn)差見表1。3.1仿真結(jié)果（1）利用上述真假目標(biāo)判別的求解步驟，對照圖1給出一種特征組合下的似然概率劃分圖（圖3）。（2）本仿真T=0.9，由第2章可知，假目標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)應(yīng)為R假>0.9，真目標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)應(yīng)為R真≤0.9。下面取3組α值，分析真假目標(biāo)判別的性能。1.當(dāng)α=0.1時，各取100組真、假目標(biāo)的特征信息，求解出風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)如圖4所示。觀察圖4及表2可以得出，α=0.1時真假目標(biāo)判別的正確率為P0.1=(97+79)/200%=88%。部分假目標(biāo)點(diǎn)跡的風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)并不滿足判別條件，真目標(biāo)點(diǎn)跡的風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)基本上都滿足判別條件。因此，得出的結(jié)果會把一些假目標(biāo)的點(diǎn)跡判別為真目標(biāo)，把少許真目標(biāo)的點(diǎn)跡判別為假目標(biāo)。2.當(dāng)α=0.5時，各取100組真、假目標(biāo)的特征信息。3.當(dāng)α=0.9時，各取100組真、假目標(biāo)的特征信息。

4實(shí)測數(shù)據(jù)處理結(jié)果

在上述理論仿真的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了實(shí)測數(shù)據(jù)處理驗(yàn)證。通過對某雷達(dá)實(shí)測回波信號進(jìn)行脈壓、多普勒濾波、CFAR及雜波圖檢測等處理得到目標(biāo)點(diǎn)跡，進(jìn)而通過對比二次雷達(dá)信息選取出真、假目標(biāo)點(diǎn)跡作為訓(xùn)練樣本，分別得到真、假目標(biāo)各個特征的均值、標(biāo)準(zhǔn)差。對未知點(diǎn)跡采用第2章所述算法計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)，對高風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)跡進(jìn)行過濾，基本處理流程如圖7所示。目標(biāo)點(diǎn)跡凝聚處理的過程在電子工業(yè)出版社出版的《雷達(dá)信號處理和數(shù)據(jù)處理技術(shù)》一書中有詳細(xì)描述，本文不再贅述。目標(biāo)的原始點(diǎn)跡經(jīng)凝聚處理后，已獲得唯一的距離、方位估計(jì)值。同時，在進(jìn)行上述凝聚的過程中，分別提取點(diǎn)跡在距離、方位上的展寬特性。

5結(jié)論

通過對比上述不同α值時實(shí)測點(diǎn)跡過濾結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，一方面隨著α值的增大，真目標(biāo)判別的正確率逐漸增大；但是，另一方面隨著α值的增大，剔除的虛假點(diǎn)跡個數(shù)也逐漸減少，所得結(jié)果與第3章的仿真結(jié)果一致。工程應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的α值，以達(dá)到預(yù)期的效果。

參考文獻(xiàn)

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[4]Mark.A.Richards著，邢孟道等譯.雷達(dá)信號處理基礎(chǔ)[M].北京:電子工業(yè)出版社,2008.

作者：官林海