孫偉峰，李小彤

（中國(guó)石油大學(xué)（華東）海洋與空間信息學(xué)院，山東青島 266580）

0 引言

高頻地波雷達(dá)（High-Frequency Surface Wave Radar，HFSWR）是一種工作在高頻波段（3～30 MHz）的新體制超視距雷達(dá)，可用于海洋動(dòng)力環(huán)境監(jiān)測(cè)和海上運(yùn)動(dòng)目標(biāo)探測(cè)［1］。大型陣列式地波雷達(dá)系統(tǒng)目標(biāo)探測(cè)性能好，但其占地面積大，選址、部署及維護(hù)受到限制［2］。因此，小型化發(fā)射機(jī)、接收機(jī)及接收天線陣列的緊湊型地波雷達(dá)成為一種發(fā)展趨勢(shì)［3］。

大型陣列式地波雷達(dá)在目標(biāo)探測(cè)時(shí)通常采用先檢測(cè)后跟蹤方法，如圖1 所示。雷達(dá)回波經(jīng)信號(hào)處理后形成距離-多普勒（Range-Doppler，R-D）譜，檢測(cè)器對(duì)R-D譜進(jìn)行檢測(cè)得到目標(biāo)距離和多普勒速度，經(jīng)測(cè)向后生成目標(biāo)點(diǎn)跡；跟蹤器對(duì)檢測(cè)器輸出的點(diǎn)跡序列進(jìn)行跟蹤得到目標(biāo)航跡。在這種機(jī)制下，檢測(cè)器與跟蹤器之間的信息傳遞是單向的，目標(biāo)檢測(cè)輸出點(diǎn)跡的質(zhì)量直接影響目標(biāo)跟蹤效果。此外，雷達(dá)獲取的跟蹤信息沒(méi)有得到合理的反饋和利用。

圖1 先檢測(cè)后跟蹤方法流程框圖

緊湊型地波雷達(dá)天線陣列孔徑小、發(fā)射功率低，導(dǎo)致目標(biāo)回波信噪比（Signal to Noise Ratio，SNR）低，應(yīng)用傳統(tǒng)的先檢測(cè)后跟蹤方法難以保證其探測(cè)性能。為減少因信息利用不充分造成的雷達(dá)目標(biāo)探測(cè)損失，國(guó)內(nèi)外專(zhuān)家學(xué)者主要提出了兩類(lèi)解決方法：一是跟蹤信息輔助的目標(biāo)檢測(cè)方法［4-5］，將跟蹤過(guò)程中獲得的目標(biāo)位置、航速航向等信息反饋至檢測(cè)器，作為目標(biāo)檢測(cè)的先驗(yàn)信息優(yōu)化檢測(cè)參數(shù)。此類(lèi)方法對(duì)航跡起始后的每一幀數(shù)據(jù)均進(jìn)行跟蹤、信息反饋和檢測(cè)門(mén)限調(diào)整，存在計(jì)算量大、虛警率高的問(wèn)題。二是目標(biāo)特征輔助的點(diǎn)跡-航跡關(guān)聯(lián)方法［6-7］，利用回波幅度、SNR等目標(biāo)特征輔助點(diǎn)跡-航跡關(guān)聯(lián)，解決密集雜波環(huán)境或多目標(biāo)場(chǎng)景下的點(diǎn)跡-航跡關(guān)聯(lián)錯(cuò)誤問(wèn)題。緊湊型地波雷達(dá)工作環(huán)境復(fù)雜、目標(biāo)運(yùn)動(dòng)特性多變，上述特征容易隨目標(biāo)姿態(tài)和雜波環(huán)境的變化隨機(jī)起伏。

針對(duì)緊湊型地波雷達(dá)在目標(biāo)探測(cè)過(guò)程中存在的目標(biāo)量測(cè)易丟失、真假目標(biāo)難辨、航跡易斷裂等問(wèn)題，提出適用的緊湊型地波雷達(dá)目標(biāo)檢測(cè)跟蹤一體化方法。針對(duì)弱目標(biāo)漏檢導(dǎo)致量測(cè)點(diǎn)跡丟失而發(fā)生航跡斷裂的問(wèn)題，提出結(jié)合目標(biāo)預(yù)測(cè)狀態(tài)的弱目標(biāo)自適應(yīng)檢測(cè)方法。針對(duì)密集雜波環(huán)境下因虛假點(diǎn)跡干擾導(dǎo)致點(diǎn)跡-航跡關(guān)聯(lián)錯(cuò)誤的問(wèn)題，提出點(diǎn)跡質(zhì)量指標(biāo)輔助的點(diǎn)跡-航跡關(guān)聯(lián)方法。針對(duì)上述工作，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了緊湊型地波雷達(dá)目標(biāo)檢測(cè)跟蹤一體化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，利用實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)開(kāi)展目標(biāo)檢測(cè)與跟蹤實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明了所提方法的有效性。平臺(tái)可用作高校學(xué)生開(kāi)展創(chuàng)新實(shí)踐的教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)［8-10］，加深學(xué)生對(duì)雷達(dá)目標(biāo)跟蹤原理的直觀理解。

1 緊湊型地波雷達(dá)目標(biāo)檢測(cè)跟蹤一體化方法的原理與流程

由圖1 可見(jiàn)，傳統(tǒng)的先檢測(cè)后跟蹤方法，檢測(cè)器無(wú)法利用已有的目標(biāo)跟蹤信息改善檢測(cè)性能，跟蹤器忽略了目標(biāo)特征和檢測(cè)環(huán)境信息在跟蹤過(guò)程中的指導(dǎo)作用。提出一種緊湊型地波雷達(dá)目標(biāo)檢測(cè)跟蹤一體化方法，主要包括結(jié)合目標(biāo)預(yù)測(cè)狀態(tài)的弱目標(biāo)自適應(yīng)檢測(cè)和點(diǎn)跡質(zhì)量指標(biāo)輔助的點(diǎn)跡-航跡關(guān)聯(lián)方法，如圖2 所示。利用上述兩個(gè)環(huán)節(jié)，形成檢測(cè)器與跟蹤器之間信息傳遞的閉環(huán)回路。

圖2 目標(biāo)檢測(cè)跟蹤一體化流程框圖

1.1 結(jié)合目標(biāo)預(yù)測(cè)狀態(tài)的弱目標(biāo)自適應(yīng)檢測(cè)方法

目標(biāo)檢測(cè)的目的是在復(fù)雜的回波信號(hào)中提取微弱的目標(biāo)信息［11］，通常采用恒虛警（Constant False Alarm Rate，CFAR）檢測(cè)技術(shù)［12］。相較于大型陣列式地波雷達(dá)，緊湊型地波雷達(dá)目標(biāo)回波SNR 較低，在目標(biāo)檢測(cè)過(guò)程中容易發(fā)生弱目標(biāo)漏檢，導(dǎo)致在跟蹤過(guò)程中目標(biāo)航跡連續(xù)多個(gè)時(shí)刻關(guān)聯(lián)不到量測(cè)點(diǎn)跡，發(fā)生航跡斷裂。

針對(duì)上述問(wèn)題，提出結(jié)合目標(biāo)預(yù)測(cè)狀態(tài)的弱目標(biāo)自適應(yīng)檢測(cè)方法。在跟蹤器內(nèi)設(shè)置判別器，用于監(jiān)測(cè)航跡維持狀態(tài)。若某目標(biāo)航跡在t時(shí)刻因量測(cè)點(diǎn)跡丟失發(fā)生斷裂，將其 在t+1 時(shí)刻的目標(biāo)預(yù)測(cè)狀態(tài)st+1=［vt+1，rt+1，at+1］T反饋至檢測(cè)器，其中，vt+1、rt+1和at+1分別為該目標(biāo)在t+1 時(shí)刻的多普勒速度、與雷達(dá)之間的距離和相對(duì)于雷達(dá)的方位角。

檢測(cè)器接收到反饋的目標(biāo)預(yù)測(cè)狀態(tài)后，在t+1 時(shí)刻的R-D譜中，以（vt+1，rt+1）為中心建立二維局部檢測(cè)波門(mén)，用于表示弱目標(biāo)發(fā)生漏檢的可能區(qū)域。其中，局部檢測(cè)波門(mén)的大小由雷達(dá)對(duì)目標(biāo)多普勒速度和距離的測(cè)量誤差決定。通過(guò)對(duì)局部檢測(cè)波門(mén)內(nèi)的檢測(cè)門(mén)限進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整，可重新檢測(cè)到漏檢的弱目標(biāo)。由于不同檢測(cè)背景下弱目標(biāo)發(fā)生漏檢的原因通常不同，在進(jìn)行檢測(cè)門(mén)限自適應(yīng)調(diào)整前，需要判斷檢測(cè)背景的類(lèi)型。

目標(biāo)檢測(cè)背景可分為均勻和非均勻雜波背景，均勻雜波背景中通常只包含雷達(dá)感興趣的目標(biāo)信號(hào)，非均勻雜波背景中可能還存在強(qiáng)雜波和鄰近目標(biāo)信號(hào)。當(dāng)某目標(biāo)航跡發(fā)生斷裂時(shí)，說(shuō)明航跡在維持過(guò)程中無(wú)量測(cè)點(diǎn)跡進(jìn)行關(guān)聯(lián)，其對(duì)應(yīng)的局部檢測(cè)波門(mén)內(nèi)可能存在強(qiáng)雜波或鄰近目標(biāo)生成的干擾點(diǎn)跡，此類(lèi)點(diǎn)跡因方位角不符合點(diǎn)跡-航跡關(guān)聯(lián)波門(mén)的要求而無(wú)法參與航跡更新，對(duì)局部檢測(cè)波門(mén)內(nèi)檢測(cè)門(mén)限的估計(jì)造成了干擾。利用局部檢測(cè)波門(mén)內(nèi)的干噪比（Interference to Noise Ratio，INR），可對(duì)目標(biāo)檢測(cè)背景進(jìn)行判斷。

式中：AI、AN分別為局部檢測(cè)波門(mén)內(nèi)初次目標(biāo)檢測(cè)獲得的干擾點(diǎn)跡和正常雜噪采樣的平均幅度值。利用局部檢測(cè)波門(mén)內(nèi)的檢測(cè)背景類(lèi)型進(jìn)行自適應(yīng)判決

式中：B為INR的預(yù)設(shè)閾值。

針對(duì)均勻和非均勻雜波背景，分別采用梯度下降法和EKI-CFAR檢測(cè)器對(duì)局部檢測(cè)波門(mén)內(nèi)的檢測(cè)門(mén)限進(jìn)行自適應(yīng)調(diào)整［13］，重新檢測(cè)波門(mén)內(nèi)的漏檢目標(biāo)，經(jīng)測(cè)向后輸入跟蹤器，對(duì)已斷裂的航跡進(jìn)行更新。

若應(yīng)用上述方法仍未檢測(cè)出符合條件的量測(cè)點(diǎn)跡與目標(biāo)航跡進(jìn)行關(guān)聯(lián)，則使用目標(biāo)預(yù)測(cè)狀態(tài)對(duì)航跡進(jìn)行更新。當(dāng)目標(biāo)航跡在連續(xù)多個(gè)時(shí)刻內(nèi)均無(wú)法關(guān)聯(lián)到量測(cè)點(diǎn)跡時(shí)，即可宣告該目標(biāo)航跡終結(jié)。此方法能有效增加雷達(dá)對(duì)弱目標(biāo)的檢測(cè)概率，提高目標(biāo)跟蹤連續(xù)性。

1.2 點(diǎn)跡質(zhì)量指標(biāo)輔助的點(diǎn)跡-航跡關(guān)聯(lián)方法

受發(fā)射功率低、波束寬度大的影響，緊湊型地波雷達(dá)在進(jìn)行目標(biāo)探測(cè)時(shí)容易受雜波和噪聲干擾［14］，導(dǎo)致目標(biāo)回波SNR低，在密集雜波環(huán)境下容易產(chǎn)生大量虛假點(diǎn)跡。在點(diǎn)跡-航跡關(guān)聯(lián)過(guò)程中，目標(biāo)航跡受虛假點(diǎn)跡干擾難以關(guān)聯(lián)到匹配的量測(cè)點(diǎn)跡，逐漸偏離正確的行駛方向，最終發(fā)生斷裂。如何辨別目標(biāo)檢測(cè)獲得的點(diǎn)跡，提高點(diǎn)跡-航跡關(guān)聯(lián)過(guò)程中真實(shí)目標(biāo)和虛假點(diǎn)跡的區(qū)分度，是緊湊型地波雷達(dá)目標(biāo)跟蹤領(lǐng)域面臨的關(guān)鍵問(wèn)題之一。

檢測(cè)器在目標(biāo)檢測(cè)過(guò)程中通常僅提取點(diǎn)跡的距離、多普勒速度、方位角等參數(shù)，密集雜波環(huán)境下僅依靠此類(lèi)特征難以對(duì)來(lái)源于目標(biāo)、雜波和噪聲的點(diǎn)跡進(jìn)行有效區(qū)分?？蓮狞c(diǎn)跡質(zhì)量評(píng)估的角度出發(fā)，利用不同點(diǎn)跡的回波幅度在R-D 譜中的形態(tài)和位置差異，提取并融合點(diǎn)跡的多方向梯度、局部方差和點(diǎn)跡位置概率等特征，對(duì)點(diǎn)跡質(zhì)量進(jìn)行綜合評(píng)估。在點(diǎn)跡-航跡關(guān)聯(lián)波門(mén)內(nèi)，利用點(diǎn)跡質(zhì)量指標(biāo)輔助提高目標(biāo)航跡關(guān)聯(lián)到點(diǎn)跡的概率。雷達(dá)回波數(shù)據(jù)經(jīng)信號(hào)處理后形成R-D譜，如圖3 所示。

圖3 某緊湊型地波雷達(dá)實(shí)測(cè)R-D譜

根據(jù)雷達(dá)的距離和多普勒速度分辨率可將R-D譜劃分為多個(gè)單元格，圖中顏色的深淺代表單元格內(nèi)信號(hào)幅度的高低。由于目標(biāo)、雜波和噪聲的回波幅度、距離、多普勒速度不同，會(huì)在R-D 譜呈現(xiàn)出不同的形態(tài)和位置特征。在CFAR 檢測(cè)過(guò)程中，若某待檢測(cè)單元內(nèi)的幅度值超過(guò)CFAR 檢測(cè)門(mén)限并通過(guò)峰值檢測(cè)［15］，說(shuō)明該單元格內(nèi)可能包含目標(biāo)信息，此時(shí)，分別提取該單元格內(nèi)的幅度值對(duì)應(yīng)的多方向梯度MG、局部方差MV和點(diǎn)跡位置概率MP，將這3 個(gè)特征加權(quán)融合，獲得最終的點(diǎn)跡質(zhì)量指標(biāo)

式中，EG、EV、EP分別為上述3 個(gè)特征在點(diǎn)跡質(zhì)量評(píng)估過(guò)程中所占的權(quán)重，可利用實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行多次正交試驗(yàn)以確定最優(yōu)的權(quán)值組合。計(jì)算每一幀R-D 譜所有目標(biāo)點(diǎn)的質(zhì)量指標(biāo)，經(jīng)測(cè)向后輸出點(diǎn)跡數(shù)據(jù)。M值越大，表示該點(diǎn)跡來(lái)源于真實(shí)目標(biāo)的可能性越大。

經(jīng)點(diǎn)跡質(zhì)量評(píng)估后，大部分目標(biāo)點(diǎn)會(huì)獲得比雜波和噪聲點(diǎn)更高的點(diǎn)跡質(zhì)量指標(biāo)。在將點(diǎn)跡數(shù)據(jù)輸入跟蹤器前，部分點(diǎn)跡質(zhì)量過(guò)低的虛假點(diǎn)跡會(huì)被濾除，以減輕后續(xù)跟蹤算法的處理負(fù)擔(dān)。在密集雜波環(huán)境下，目標(biāo)點(diǎn)跡和雜波、噪聲生成的虛假點(diǎn)跡通常具有相似的運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)，容易造成點(diǎn)跡-航跡關(guān)聯(lián)模糊。

如圖4 構(gòu)造的跟蹤場(chǎng)景，該目標(biāo)航跡在t+1 時(shí)刻的關(guān)聯(lián)波門(mén)內(nèi)包含2 個(gè)量測(cè)點(diǎn)跡，其中：量測(cè)點(diǎn)跡1 為該目標(biāo)在t+1 時(shí)刻的量測(cè)點(diǎn)跡；量測(cè)點(diǎn)跡2 為雜波生成的虛假點(diǎn)跡，它們的關(guān)聯(lián)代價(jià)和點(diǎn)跡質(zhì)量指標(biāo)分別為c1、c2和M1、M2，且滿足c2＜c1，M2?M1。此時(shí)，若采用最小關(guān)聯(lián)代價(jià)準(zhǔn)則進(jìn)行數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)，會(huì)發(fā)生點(diǎn)跡-航跡關(guān)聯(lián)錯(cuò)誤。

圖4 目標(biāo)點(diǎn)跡-航跡關(guān)聯(lián)過(guò)程示意

在這種情況下，點(diǎn)跡質(zhì)量指標(biāo)M可作為輔助特征，提高目標(biāo)和虛假點(diǎn)跡的區(qū)分度。當(dāng)關(guān)聯(lián)波門(mén)內(nèi)2個(gè)量測(cè)點(diǎn)跡的關(guān)聯(lián)代價(jià)之差滿足

式中：c1、c2分別為2 個(gè)量測(cè)點(diǎn)跡與目標(biāo)航跡之間的關(guān)聯(lián)代價(jià)；e為關(guān)聯(lián)代價(jià)之差的預(yù)設(shè)閾值。此時(shí)，優(yōu)先選取點(diǎn)跡質(zhì)量指標(biāo)M更高的量測(cè)點(diǎn)跡對(duì)目標(biāo)航跡進(jìn)行更新。

2 緊湊型地波雷達(dá)目標(biāo)檢測(cè)跟蹤一體化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

根據(jù)上述研究，利用Matlab R2018b 設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)緊湊型地波雷達(dá)目標(biāo)檢測(cè)跟蹤一體化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，便于設(shè)置目標(biāo)探測(cè)過(guò)程中的各項(xiàng)參數(shù)、展示實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的目標(biāo)檢測(cè)與跟蹤結(jié)果，并可視化目標(biāo)檢測(cè)跟蹤一體化的運(yùn)行過(guò)程。

2.1 功能需求分析

設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的主要目標(biāo)是利用檢測(cè)跟蹤一體化實(shí)現(xiàn)緊湊型地波雷達(dá)對(duì)海上運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的探測(cè)，實(shí)時(shí)輸出可靠性、穩(wěn)定性較高的目標(biāo)航跡。平臺(tái)需要包含目標(biāo)檢測(cè)和目標(biāo)跟蹤模塊，此外，還應(yīng)該包含航跡個(gè)例分析模塊，用于動(dòng)態(tài)演示目標(biāo)檢測(cè)跟蹤一體化的過(guò)程。平臺(tái)架構(gòu)如圖5 所示。

圖5 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)功能模塊構(gòu)成

2.2 平臺(tái)界面與功能模塊設(shè)計(jì)

目標(biāo)檢測(cè)模塊負(fù)責(zé)對(duì)波束R-D 譜進(jìn)行檢測(cè)，并顯示檢測(cè)結(jié)果，同時(shí)在檢測(cè)過(guò)程中完成點(diǎn)跡質(zhì)量評(píng)估，輸出含點(diǎn)跡質(zhì)量指標(biāo)的點(diǎn)跡數(shù)據(jù)集合，其界面設(shè)計(jì)如圖6 所示。

圖6 目標(biāo)檢測(cè)模塊界面

目標(biāo)跟蹤模塊負(fù)責(zé)對(duì)目標(biāo)檢測(cè)模塊輸出的點(diǎn)跡數(shù)據(jù)進(jìn)行跟蹤，并顯示跟蹤得到的目標(biāo)航跡，界面設(shè)計(jì)如圖7 所示。其中，點(diǎn)跡數(shù)據(jù)中的點(diǎn)跡質(zhì)量指標(biāo)用于輔助提高點(diǎn)跡-航跡關(guān)聯(lián)準(zhǔn)確性，當(dāng)某條處于維持狀態(tài)的航跡發(fā)生斷裂時(shí)，檢測(cè)器會(huì)針對(duì)該目標(biāo)重新啟動(dòng)局部檢測(cè)波門(mén)內(nèi)的弱目標(biāo)檢測(cè)。

圖7 目標(biāo)跟蹤模塊界面

為使目標(biāo)檢測(cè)跟蹤一體化的運(yùn)行過(guò)程可視化，設(shè)計(jì)了航跡個(gè)例分析模塊。如圖8 所示，輸入關(guān)注目標(biāo)的航跡編號(hào)，可查看跟蹤器內(nèi)判別器的監(jiān)測(cè)情況和航跡跟蹤時(shí)長(zhǎng)的動(dòng)態(tài)變化以及檢測(cè)器內(nèi)局部檢測(cè)波門(mén)的建立和檢測(cè)門(mén)限的自適應(yīng)調(diào)整過(guò)程。此外，可通過(guò)修改實(shí)驗(yàn)參數(shù)對(duì)不同參數(shù)值對(duì)應(yīng)的跟蹤結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，以便確定最優(yōu)的實(shí)驗(yàn)參數(shù)組合。

圖8 航跡個(gè)例分析模塊界面

3 目標(biāo)檢測(cè)與跟蹤實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析

為進(jìn)一步驗(yàn)證所提方法的有效性，利用緊湊型地波雷達(dá)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)開(kāi)展目標(biāo)檢測(cè)與跟蹤實(shí)驗(yàn)，對(duì)傳統(tǒng)先檢測(cè)后跟蹤方法和所提檢測(cè)跟蹤一體化方法的航跡跟蹤結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)由課題組研制的CORMS（Compact Over-the-horizon Radar for Maritime Surveillance）系統(tǒng)于2019 年1 月18 日11：04～15：29獲取。

在先檢測(cè)后跟蹤方法的航跡跟蹤結(jié)果中選取了2個(gè)典型的錯(cuò)誤跟蹤個(gè)例，分別存在航跡斷裂和航跡誤跟蹤的問(wèn)題，利用所提方法重新進(jìn)行跟蹤，發(fā)現(xiàn)跟蹤結(jié)果均得到了明顯改善。圖9、10 對(duì)2 種方法的跟蹤結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比，其中，藍(lán)色和紅色航跡分別為先檢測(cè)后跟蹤方法和所提方法的跟蹤結(jié)果，黑色實(shí)心圓點(diǎn)表示航跡起始點(diǎn)。對(duì)2 個(gè)錯(cuò)誤跟蹤個(gè)例展開(kāi)具體介紹。

圖9 目標(biāo)個(gè)例1跟蹤結(jié)果對(duì)比

（1）航跡斷裂個(gè)例。應(yīng)用先檢測(cè)后跟蹤方法對(duì)圖9 所示的目標(biāo)個(gè)例1 進(jìn)行跟蹤，發(fā)現(xiàn)航跡在A 點(diǎn)處發(fā)生斷裂。經(jīng)分析，航跡斷裂的原因?yàn)槟繕?biāo)受海雜波遮蔽而導(dǎo)致漏檢、量測(cè)點(diǎn)跡丟失。目標(biāo)航跡在該時(shí)刻錯(cuò)誤關(guān)聯(lián)了海雜波生成的虛假點(diǎn)跡，后續(xù)無(wú)量測(cè)點(diǎn)跡進(jìn)行關(guān)聯(lián)而發(fā)生斷裂。應(yīng)用所提方法重新進(jìn)行跟蹤時(shí)，航跡跟蹤時(shí)長(zhǎng)延長(zhǎng)了10 min。

（2）航跡誤跟蹤個(gè)例。如圖10 所示，應(yīng)用先檢測(cè)后跟蹤方法對(duì)目標(biāo)個(gè)例2 進(jìn)行跟蹤時(shí)出現(xiàn)航跡回退折返現(xiàn)象，不符合海上船只目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。經(jīng)分析，該目標(biāo)航跡在B點(diǎn)處錯(cuò)誤關(guān)聯(lián)了噪聲生成的虛假點(diǎn)跡，造成虛假航跡的延續(xù)。應(yīng)用所提方法重新進(jìn)行跟蹤后，解決了航跡誤跟蹤問(wèn)題，且航跡在C 點(diǎn)處終結(jié)，此時(shí)目標(biāo)距離雷達(dá)較遠(yuǎn)，即將駛出雷達(dá)的有效探測(cè)范圍，在航跡斷裂處重新進(jìn)行目標(biāo)檢測(cè)仍無(wú)法檢測(cè)到弱目標(biāo)，說(shuō)明可以宣告航跡終結(jié)，避免了系統(tǒng)資源的浪費(fèi)。

圖10 目標(biāo)個(gè)例2跟蹤結(jié)果對(duì)比

通過(guò)分析上述2 個(gè)目標(biāo)個(gè)例發(fā)現(xiàn)，所提方法的目標(biāo)探測(cè)性能遠(yuǎn)優(yōu)于經(jīng)典的先檢測(cè)后跟蹤方法，可改善因量測(cè)點(diǎn)跡丟失、虛假點(diǎn)跡干擾導(dǎo)致的航跡斷裂、航跡誤跟蹤等問(wèn)題。經(jīng)計(jì)算，應(yīng)用先檢測(cè)后跟蹤方法對(duì)該批數(shù)據(jù)進(jìn)行跟蹤時(shí)，平均航跡跟蹤時(shí)長(zhǎng)為55.05 min。與之相比，所提方法跟蹤得到的平均航跡跟蹤時(shí)長(zhǎng)為72.57 min，增加了17.52 min。

4 結(jié)語(yǔ)

緊湊型地波雷達(dá)目標(biāo)探測(cè)存在目標(biāo)回波SNR低、雜波和噪聲干擾嚴(yán)重等不利因素，用先檢測(cè)后跟蹤方法難以保證目標(biāo)的檢測(cè)與跟蹤性能。文中所提緊湊型地波雷達(dá)目標(biāo)檢測(cè)跟蹤一體化方法，在檢測(cè)器與跟蹤器之間建立了信息動(dòng)態(tài)交互機(jī)制，充分利用雷達(dá)探測(cè)所得的多種目標(biāo)信息優(yōu)化檢測(cè)與跟蹤參數(shù)，整體改善了緊湊型地波雷達(dá)的目標(biāo)探測(cè)性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與先檢測(cè)后跟蹤方法相比，所提方法得到的平均航跡跟蹤時(shí)長(zhǎng)增加了17.52 min，錯(cuò)誤跟蹤現(xiàn)象明顯減少。此外，開(kāi)發(fā)緊湊型地波雷達(dá)目標(biāo)檢測(cè)跟蹤一體化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，通過(guò)多次目標(biāo)探測(cè)實(shí)驗(yàn)，證明了平臺(tái)在工程應(yīng)用中的可靠性和穩(wěn)定性。