[发明专利]一种重频间帧间联合积累的多重频雷达检测前跟踪方法

说明书

本发明公开一种重频间帧间联合积累的多重频雷达检测前跟踪方法，应用于雷达目标检测与跟踪技术领域，针对传统方法无法直接在多高重频雷达模糊量测空间下进行目标跟踪以及重频闪烁时目标丢失问题；本发明联合多重频多帧数据进行积累，充分利用所有回波数据信息，在积累的同时完成对模糊因子的求解，之后再结合提出的镜像模糊航迹删除策略直接输出目标真实航迹；有效解决了多高重频雷达在实际应用中，无法直接对距离模糊量测空间进行跟踪，以及不能有效利用所有重频间帧间的目标回波能量，进而导致目标航迹错乱、丢失的问题。

技术领域

本发明属于雷达目标检测与跟踪技术领域，特别涉及多高重频雷达体制下的对模糊空间边跟踪边解模糊的帧内多重频间、多帧间联合积累目标检测前跟踪技术。

背景技术

脉冲多普勒雷达在对目标进行跟踪时，常需要提高脉冲重复频率来扩大速度搜索范围，获得较大无杂波区，而且脉冲重复频率的提高还会增加积累的脉冲数，提高雷达系统的威力探测范围。总之，多高重频脉冲多普勒雷达不管在民用和军事领域都有广阔的发展空间。但是当雷达系统工作在高重频模式时，一个发射脉冲产生的回波可能要经过多个脉冲重复周期后才被收到，使得收发脉冲关系不是一一对应，即产生距离模糊，其次为了避免距离遮挡，常选用多重重复频率交替工作的方式，因此多高重频雷达常需要面对模糊量测空间下目标跟踪和探测等问题。传统的分阶段解模糊和跟踪过程，即先数字采样解模糊(余数定理、查表法等)，再用传统跟踪算法进行跟踪的过程都没有考虑重频间帧间目标的相关性，往往在解模糊的过程中造成目标丢失，严重降低多高重频雷达对微弱目标的检测跟踪性能，削弱雷达系统的威力推远范围。

检测前跟踪技术是一种能够对微弱目标信号进行检测和跟踪的技术。与传统检测方法最大的区别在于，检测前跟踪技术并不在单帧内对数据进行门限判决检测，而是通过对目标回波中的多帧数据进行联合积累。通过增加时间这一维度，来联合对比多帧数据，利用目标与杂波、噪声之间的差异性，分离出真实目标回波，有效地避免了单帧回波数据检测因处理信息有限而造成的目标丢失，因此可以用于检测微弱目标信号。常见的微弱目标检测前跟踪算法有基于动态规划的检测前跟踪算法、最大似然概率数据融合算法、霍夫变换检测前跟踪算法、基于粒子滤波的检测前跟踪算法、基于随机集理论的检测前跟踪算法等。以上的算法模型都只针对非模糊的量测空间，不能直接用于高重频雷达体制下模糊平面的检测前跟踪。文献中A modified DPA for weak target detection via HPRF radar,inProceedings of 2011IEEE CIE International Conference on Radar,2011,pp.1737-1740考虑了高重频距离模糊问题，利用目标初始状态信息对目标后续状态进行估计并进行航迹模糊跳变判决，再根据判决结果选择动态规划搜索策略，进而得到最优的目标试验航迹；但其只针对单一重频下的距离模糊问题，另一方面由于该方法过于依赖初始信息和目标模型，而实际中模糊距离存在一定测量误差，该方法容易出现模型失配、跟踪错乱等问题。文献中A novel RHT-TBD approach for weak targets in HPRF radar,ScienceChina Information Sciences,vol.59,p.122304,2016/04/22 2016.给出了高重频距离模糊空间下的处理方法，即先把模糊空间映射到多假设距离空间，然后再用随机Hough变换TBD从多个重频中提取真实目标轨迹片段，之后再用数据互联算法输出完整的目标轨迹。该方法主要针对帧间多重频，没有有效利用帧内目标回波的相关性。另一方面该方法通过随机Hough变换来实现批处理积累，如果积累的帧数较少，则门限检测后保留下来的虚假航迹片段较多，如果积累的帧数较多，则由于目标回波的波动性以及自身的机动性常导致不能有效积累目标能量，从而导致目标丢失，因此上述方法都没能真正有效解决多高重频雷达体制下微弱目标探测问题。

发明内容