林曉斌　張承志　謝夢(mèng)

【摘 要】在復(fù)雜雜波背景下，雷達(dá)探測(cè)畫(huà)面中往往存在大量虛假點(diǎn)跡，通過(guò)人工方式無(wú)法及時(shí)、有效地發(fā)現(xiàn)真實(shí)目標(biāo)，因此現(xiàn)代雷達(dá)系統(tǒng)對(duì)目標(biāo)航跡自動(dòng)起始功能均有較高要求。脈沖多普勒雷達(dá)由于能夠?qū)崿F(xiàn)目標(biāo)測(cè)速，成為復(fù)雜雜波環(huán)境下目標(biāo)探測(cè)的有效手段。本文研究了脈沖多普勒雷達(dá)目標(biāo)航跡自動(dòng)起始方法，基于“點(diǎn)跡對(duì)”運(yùn)動(dòng)特性與點(diǎn)跡多普勒速度的比對(duì)適配，剔除虛假暫時(shí)航跡，實(shí)現(xiàn)真實(shí)目標(biāo)航跡準(zhǔn)確、快速起始。

【關(guān)鍵詞】雜波背景；多普勒雷達(dá)；多普勒速度；航跡起始

中圖分類(lèi)號(hào)： TN958.2 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2018）12-0015-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.12.005

Research on Target Track Automatic Initiation Method in Pulse Doppler Radar

LIN Xiao-bin1，2 ZHANG Cheng-zhi1，2 XIE Meng1，2

（1.No. 38 Research Institute of CETC， Hefei 230088， China；

2.Key laboratory of Aperture Array and Space Application， Hefei 230088， China）

【Abstract】In the complex clutter background， there are often a lot of false plots in the radar detection screen and the real target cannot be found in time and effectively by manual method. Therefore， the modern radar system has a high requirement for the target track automatic initiation. Pulse Doppler radar is an effective method for target detection in complex clutter environment， because of its ability to achieve target velocity measurement. This paper studies the target track automatic initiation method in pulse Doppler radar. Based on the matching of "plot pair" motion characteristics and the Doppler velocity of the plots， we eliminate the false temporary track and make the real target track to be initialized accurately and quickly.

【Key words】Clutter Background； Pulse Doppler Radar； Doppler Velocity； Track Initiation

0 引言

復(fù)雜背景環(huán)境下的雷達(dá)目標(biāo)檢測(cè)過(guò)程常常受到雜波信號(hào)的影響。雜波類(lèi)型包括地物雜波、海雜波、氣象雜波以及干擾箔條引起的雜波等，雜波信號(hào)強(qiáng)度甚至超過(guò)目標(biāo)信號(hào)，從而給目標(biāo)檢測(cè)帶來(lái)困難[1]。雜波背景下，雷達(dá)畫(huà)面中往往存在數(shù)以萬(wàn)計(jì)的點(diǎn)跡，即使是熟練的雷達(dá)操作員仍無(wú)法勝任通過(guò)人工方式有效發(fā)現(xiàn)真實(shí)目標(biāo)的工作，因此要求現(xiàn)代雷達(dá)系統(tǒng)具有目標(biāo)航跡全自動(dòng)起始功能，能夠自動(dòng)發(fā)現(xiàn)目標(biāo)。文獻(xiàn)[2]提出了基于一步延遲思想和多假設(shè)思想的航跡起始算法，以解決傳統(tǒng)的基于邏輯的航跡起始方法在雜波密度大和目標(biāo)數(shù)目多時(shí)，不利于實(shí)時(shí)計(jì)算的問(wèn)題。文獻(xiàn)[3]提出了基于啟發(fā)式邏輯的概率假設(shè)密度濾波高效航跡起始方法，通過(guò)多約束條件縮減虛假新生目標(biāo)，以提高計(jì)算效率和目標(biāo)數(shù)目的估計(jì)精度。脈沖多普勒雷達(dá)利用多普勒效應(yīng)檢測(cè)目標(biāo)信息，能夠精準(zhǔn)測(cè)量目標(biāo)速度，在各類(lèi)領(lǐng)域尤其是精密跟蹤和軌道測(cè)量中被廣泛采用[4-5]。本文利用脈沖多普勒雷達(dá)的目標(biāo)速度測(cè)量信息，設(shè)計(jì)相應(yīng)的目標(biāo)航跡自動(dòng)起始方法，基于“點(diǎn)跡對(duì)”運(yùn)動(dòng)特性與點(diǎn)跡多普勒速度的比對(duì)適配，剔除虛假暫時(shí)航跡，實(shí)現(xiàn)真實(shí)目標(biāo)航跡準(zhǔn)確、快速起始。

1 脈沖多普勒雷達(dá)目標(biāo)航跡自動(dòng)起始方法

當(dāng)雷達(dá)存在眾多由雜波引起的虛假點(diǎn)跡時(shí)，會(huì)嚴(yán)重影響真實(shí)目標(biāo)的觀察效果，無(wú)法依靠人工錄取目標(biāo)航跡來(lái)進(jìn)行目標(biāo)發(fā)現(xiàn)，需要雷達(dá)軟件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)航跡的自動(dòng)起始、自動(dòng)發(fā)現(xiàn)。目標(biāo)航跡自動(dòng)起始方法的關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)是在提高真實(shí)目標(biāo)航跡發(fā)現(xiàn)概率的同時(shí)，抑制虛假目標(biāo)航跡輸出。本文正是針對(duì)該技術(shù)難點(diǎn)開(kāi)展目標(biāo)航跡自動(dòng)起始方法的研究工作。

1.1 提高真實(shí)目標(biāo)航跡發(fā)現(xiàn)概率

將雷達(dá)每?jī)蓭ɡ走_(dá)一個(gè)掃描周期稱(chēng)為一幀）之間的點(diǎn)跡，根據(jù)最大速度門(mén)限建立“點(diǎn)跡對(duì)”，形成所有可能的暫時(shí)航跡。“點(diǎn)跡對(duì)”是指速度門(mén)限內(nèi)相鄰幀的兩個(gè)相關(guān)點(diǎn)跡，由于發(fā)現(xiàn)概率不可能是100%，允許中間丟點(diǎn)，配對(duì)成暫時(shí)航跡的“點(diǎn)跡對(duì)”之間可以間隔一幀。理論上，目標(biāo)只要在連續(xù)三幀內(nèi)被觀測(cè)到兩次，就能成功形成暫時(shí)航跡。

1.2 抑制虛假目標(biāo)航跡輸出

在雜波背景強(qiáng)烈時(shí)，雷達(dá)點(diǎn)跡分布范圍廣、密度大，滿(mǎn)足幀間位置相關(guān)的“點(diǎn)跡對(duì)”非常多，初始建立的“點(diǎn)跡對(duì)”中必然存在大量虛假暫時(shí)航跡，需要采取相應(yīng)措施及時(shí)剔除這些虛假暫時(shí)航跡。真實(shí)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)方向和速度在一段時(shí)間內(nèi)是相關(guān)的且穩(wěn)定的。利用各幀間“點(diǎn)跡對(duì)”位置偏移的規(guī)律，剔除“點(diǎn)跡對(duì)”移動(dòng)無(wú)序的虛假暫時(shí)航跡。積累時(shí)間越長(zhǎng)，暫時(shí)航跡是真實(shí)目標(biāo)的特性就越明顯。根據(jù)“點(diǎn)跡對(duì)”周?chē)h(huán)境密度、點(diǎn)跡幅度、多普勒特性等條件，在目標(biāo)被觀測(cè)到2～6幀以后就可以起始為航跡進(jìn)行輸出。目標(biāo)航跡起始不需要連續(xù)發(fā)現(xiàn)，如果發(fā)現(xiàn)算1，丟點(diǎn)算0，以下觀測(cè)序列都能進(jìn)行航跡起始輸出：11、101、111、1011、1101、10101、1010101、101010101、10101010101等，只要目標(biāo)暫時(shí)航跡不連續(xù)丟失2次觀測(cè)值，就可以維持直到起始為航跡為止。

在目標(biāo)形成暫時(shí)航跡以后，除了利用位置信息剔除虛假暫時(shí)航跡外，還可以充分利用目標(biāo)點(diǎn)跡的多普勒信息判斷真?zhèn)?。目?biāo)在移動(dòng)時(shí)，其多普勒信息在幀間是相關(guān)的。如果“點(diǎn)跡對(duì)”中的點(diǎn)跡多普勒信息前后不一致，且位置相關(guān)性差，則將該暫時(shí)航跡作為虛假暫時(shí)航跡進(jìn)行剔除。

令FD表示多普勒速度，正數(shù)VL表示丟棄目標(biāo)的速度門(mén)限，正數(shù)VM表示可疑目標(biāo)的速度門(mén)限，正數(shù)VH表示可信目標(biāo)的速度門(mén)限，單位均為米/秒。其中，多普勒速度FD有正負(fù)之分，正數(shù)表示目標(biāo)向站航行，負(fù)數(shù)表示目標(biāo)背站航行；VL

2 試驗(yàn)效果

采用本文方法自動(dòng)起始的目標(biāo)航跡可信度高，雷達(dá)操作員只需查看自動(dòng)起始的航跡即可，不需要從大量的密集點(diǎn)跡中去人工辨別真假目標(biāo)，真實(shí)目標(biāo)能夠自動(dòng)發(fā)現(xiàn)。圖2是本文方法實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)航跡自動(dòng)起始后的跟蹤畫(huà)面，真實(shí)目標(biāo)一目了然，表明了本文方法能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜背景環(huán)境下的真實(shí)目標(biāo)航跡全程全自動(dòng)起始與發(fā)現(xiàn)，大大減輕了雷達(dá)操作員的人工干預(yù)工作。

3 結(jié)論

本文設(shè)計(jì)了脈沖多普勒雷達(dá)目標(biāo)航跡自動(dòng)起始方法，基于“點(diǎn)跡對(duì)”運(yùn)動(dòng)特性與點(diǎn)跡多普勒速度的比對(duì)適配，過(guò)濾掉絕大多數(shù)虛假暫時(shí)航跡，并根據(jù)“點(diǎn)跡對(duì)”周?chē)h(huán)境密度、點(diǎn)跡幅度、多普勒特性等綜合條件，實(shí)現(xiàn)真實(shí)目標(biāo)航跡在積累2～6幀內(nèi)自適應(yīng)自動(dòng)起始。相應(yīng)的試驗(yàn)效果表明本文方法能夠有效實(shí)現(xiàn)復(fù)雜背景環(huán)境下的目標(biāo)航跡自動(dòng)起始，具有一定的工程應(yīng)用價(jià)值。

【參考文獻(xiàn)】

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