机载雷达低截面积高速目标检测跟踪技术研究

论文摘要

利用机载雷达检测和跟踪低截面积高速运动目标,具有重要的军事价值。本文针对机载雷达低截面积高速目标检测跟踪方法展开研究,从雷达最佳波形设计、地杂波抑制、新型目标检测方法以及目标跟踪方法等四个方面进行了讨论。针对机载雷达探测低截面积高速目标的特点,提出了采用恒载频相干脉冲串作为高速目标探测的基本信号、线性调频脉冲串作为高精度测距辅助信号的波形方案,确定了机载雷达检测跟踪低截面积高速目标的基本雷达波形参数。建立了机载雷达地杂波模型,在此基础上研究了AMTI、DPCA、STAP以及干涉仪方法(CSI)等杂波对消方法。对干涉仪杂波对消方法进行了自适应改进,使其不依赖于惯导设备提供载机速度,并通过仿真实验与实测数据处理检验了干涉仪对消杂波的有效性。针对机载雷达探测低截面积高速目标的特点,提出了AMTI与干涉仪方法相结合的杂波抑制方案。将基于动态规划的TBD算法应用于机载雷达检测低截面积高速目标中,给出其实现方法并通过仿真实验验证了该方法的有效性。分析了机载雷达利用基于动态规划的TBD算法检测低截面积高速目标的检测性能,结果表明该方法的检测性能要优于传统检测方法。从雷达观测模型建立、目标运动模型建立以及滤波算法三个方面进行讨论,提出了利用转换量测坐标方法建立观测模型,然后利用三模型(CV、CA、当前统计模型)的交互多模算法进行滤波的机载雷达高速机动目标跟踪方案。并通过仿真实验验证了其有效性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景
• 1.2 研究现状
• 1.2.1 波形设计
• 1.2.2 地杂波抑制
• 1.2.3 目标检测
• 1.2.4 机载雷达高速机动目标跟踪
• 1.3 论文主要工作与内容安排
• 第二章 最佳波形设计
• 2.1 引言
• 2.2 雷达波形设计的一般理论
• 2.2.1 模糊函数
• 2.2.2 基于模糊度图的信号分类
• 2.3 机载雷达探测低截面积高速目标的波形选择
• 2.3.1 恒载频相参脉冲串信号
• 2.3.2 线性调频脉冲串信号
• 2.3.3 相位编码信号
• 2.3.4 适宜于探测低截面积高速目标的波形
• 2.4 波形参数设计
• 2.4.1 恒载频相参脉冲串波形参数设计
• 2.4.2 恒载频脉冲串波形的雷达性能分析
• 2.4.3 线性调频脉冲串波形参数设计
• 2.5 本章小结
• 第三章 机载雷达地杂波抑制技术
• 3.1 引言
• 3.2 多通道机载雷达地面杂波模型
• 3.2.1 雷达系统描述
• 3.2.2 回波数据模型
• 3.2.3 杂波数据
• 3.2.4 杂波功率谱
• 3.2.5 杂波仿真
• 3.3 杂波抑制的一般方法
• 3.3.1 常规AMTI 技术
• 3.3.2 DPCA 技术
• 3.3.3 STAP 技术
• 3.4 干涉仪方法与改进的干涉仪方法
• 3.4.1 干涉仪对消方法
• 3.4.2 改进的干涉仪方法
• 3.4.3 干涉仪方法仿真实验
• 3.4.4 实测数据处理
• 3.5 适宜机载雷达探测低截面积高速目标的杂波抑制方案
• 3.6 本章小结
• 第四章 低截面积高速目标检测技术研究
• 4.1 引言
• 4.2 检测前跟踪的概念
• 4.2.1 运动弱小目标信号模型
• 4.2.2 检测前跟踪算法
• 4.3 基于动态规划的TBD 算法原理
• 4.3.1 动态规划思想
• 4.3.2 基于动态规划的TBD 算法
• 4.4 基于动态规划的TBD 方法在机载PD 雷达的具体实现
• 4.4.1 实现方法
• 4.4.2 仿真验证
• 4.5 机载雷达低截面积高速目标检测性能分析
• 4.6 本章小结
• 第五章 机载雷达高速机动目标跟踪方法研究
• 5.1 引言
• 5.2 机载雷达观测模型的建立
• 5.2.1 机载平台上坐标系的建立
• 5.2.2 转换坐标
• 5.2.3 观测模型
• 5.3 目标运动模型的建立
• 5.3.1 常速度、常加速度模型
• 5.3.2 Singer 模型
• 5.3.3 当前统计模型
• 5.4 交互多模算法
• 5.4.1 IMM 算法概述
• 5.4.2 IMM 算法流程
• 5.5 跟踪方案与仿真分析
• 5.5.1 机载雷达高速机动目标跟踪方案
• 5.5.2 仿真场景设置
• 5.5.3 仿真结果与分析
• 5.6 本章小结
• 第六章 结束语
• 6.1 本文主要工作和创新点
• 6.2 需要进一步研究的问题
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果