[发明专利]一种基于多帧联合的运动目标航迹的雷达检测方法

说明书

技术领域

本发明属于雷达检测目标技术领域，特别涉及一种基于多帧联合的运动目标航迹的雷达检测方法，适用于低信噪比下运动目标的检测和跟踪。

背景技术

检测和跟踪是雷达最基本的两大功能，随着隐身技术的发展与广泛应用，典型军事目标如战斗机、轰炸机、导弹、坦克和巡洋舰的雷达散射截面(Radar Cross Section，RCS)锐减，使得雷达接收到的回波信号减弱，而且还经常淹没在强杂波和各种干扰中，给雷达检测和跟踪目标带来了严峻的挑战。

1993年，James Arnold提出根据贝叶斯理论和概率密度函数构造的优化目标函数方法，使用该优化目标函数方法能够检测到信噪比(SNR)在0dB以下的运动目标，但该优化目标函数方法仅适用于检测和跟踪非起伏目标模型的运动目标，对于起伏目标模型的运动目标的检测和跟踪的效果较差。

Tonissen等直接利用假设的目标幅度信息构造目标函数方法，该目标函数方法可以检测起伏目标模型的运动目标，也具有良好的检测运动目标性能，但由于该目标函数方法涉及的跟踪分离问题会直接影响该目标函数方法的跟踪性能，使得该目标函数方法的跟踪性能很差，尤其是对微弱运动目标的跟踪与检测，其难度就更大。

运动目标的传统检测和跟踪方法受运动目标的信噪比(SNR)影响较大，尤其在低信噪比情况下，运动目标的检测性能和跟踪性能明显受到制约。检测前跟踪(Track Before Detect，TBD)方法成为解决微弱运动目标的检测与跟踪的一个研究热点，该方法是直接对接收数据进行处理，在得到微弱运动目标航迹信息的同时，也能够对微弱运动目标进行可靠检测和跟踪，是一种检测和跟踪微弱运动目标的有效方法，而动态规划(Dynamic Programming，DP)方法的基本思想是采用多阶段决策对问题进行分级处理，最早是Barniv将动态规划方法应用于检测前跟踪方法中，即基于动态规划的检测前跟踪(Track Before Detect Based on Dynamic Programming，DP-TBD)方法，并将该基于动态规划的检测前跟踪(Track Before Detect Based on Dynamic Programming，DP-TBD)方法应用于雷达检测和跟踪动目标的过程中时，能够明显提升雷达对弱小运动目标的检测和跟踪能力。因此，基于动态规划的检测前跟踪(DP-TBD)方法的应用近年来成了研究热点。

现有的基于动态规划的检测前跟踪(DP-TBD)方法处理雷达接收的每一帧回波数据后，并不显示检测结果，也不设置检测门限，而是将每一帧回波数据数字化并存储起来，然后在帧与帧之间对假设的运动目标航迹包含的点作几乎没有信息损失的相关处理，经过数帧回波数据的积累，在运动目标航迹被估计出来后，检测结果与运动目标航迹同时宣布，即其是一种多帧联合处理弱小目标检测跟踪方法。由于雷达接收的各帧回波数据之间状态的转换情况比较多，使得对雷达接收的回波数据采用多帧积累时，会产生比传统跟踪方法大很多的计算数据量。另外，该种基于动态规划的检测前跟踪(DP-TBD)方法只保留搜索窗内的一条最佳运动目标航迹，使得运动目标在低信噪比(SNR)情况下时，均有可能由于噪声函数值比运动目标函数值大，或是两条运动目标航迹相交而导致关联错误。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提出了一种基于多帧联合的运动目标航迹的雷达检测方法，能够实现低信噪比(SNR)下多条运动目标航迹的跟踪与检测。

为达到上述技术目的，本发明采用如下技术方案予以实现。

一种基于多帧联合的运动目标航迹的雷达检测方法，包括以下步骤：

步骤1，雷达接收监测区域内的K帧回波数据，得到第k帧回波数据在分辨单元(i,j)处幅度值为其中，监测区域为x-y二维平面，N_x表示二维平面x轴的分辨单元个数，N_y表示二维平面y轴的分辨单元个数，i∈{1,2,…,N_x}，j∈{1,2,…,N_y}，k∈{1,2,…,K}，K表示雷达接收回波数据的总帧数。