[发明专利]多接收站单频网外辐射源雷达机动目标的检测与跟踪方法

说明书

本发明公开的一种多接收站单频网外辐射源雷达机动目标的检测与跟踪方法，利用本发明可高效地实现机动目标检测与跟踪。本发明通过下述技术方案予以实现：在基于粒子滤波的检测前跟踪框架下，量测模型模块接收相关处理后的原始数据，根据相应场景与获取的量测原始数据，给出广义模糊函数，建立接收站的量测数据模型；似然比函数模块根据量测数据模型和接收的量测原始数据给出单目标似然比函数，针对Swerling I和Swerling III目标起伏模型，采用蒙特卡洛积分的方法计算目标似然比函数；算法实施模块根据目标存在转移矩阵来预测第采样时刻目标存在变量，按照初始模型的产生概率，计算每个运动模型的概率，实现检测与跟踪。

技术领域

本发明涉及数字音/视频信号、数字广播电视信号、数字多媒体广播信号、数字电视地面多媒体广播信号的单频网外辐射源雷达系统的目标检测与跟踪领域，具体涉及多接收站单频网外辐射源雷达系统对机动目标的一种检测前跟踪(TBD)方法。

技术背景

外辐射源雷达又称无源雷达，该雷达是指被动地接收目标反射的非协同辐射源电磁信号对目标进行检测和跟踪的雷达体制。无源雷达只有接收设备，因此系统相对简单，易于部署、生产和维护成本低廉。无源雷达可以依据探测对象的不同，分为利用被探测目标的自身辐射进行目标检测、定位和跟踪，以及利用非协同照射源发射的电磁波进行目标探测和跟踪两大类。外辐射源雷达致力于摆脱发射源的束缚，使其能够利用大量现存的照射源实现目标探测(目前主要的非协同方包括广播电台、电视台、通信台站、直接广播系统(DBS)、全球定位系统(GPS)、各种平台上的有源雷达等)。外辐射源雷达在工作时，通过天线接收来自外部的非协同辐射源(第三方)的直射波，以及该外部辐射源照射目标后形成的反射波或散射波，利用其携带的多站接收信号的时间差、多普勒频率差和到达角等信息，经处理后提取目标信息并消除无用信息和干扰，从而完成对目标的探测、定位和跟踪。

在外辐射源雷达进行目标探测时，通常目标回波能量都是比较小。此时就需要通过时间上的积累来提高检测的信噪比，同时接收站并不能完全消去回波信号中的直达波分量，因此需要通过时间上的积累来提高检测的信噪比和信杂比。由于接收站并不是理想系统，接收通道和参考通道的不一致以及系统的非线性限制了杂波抑制的性能，一般来说杂波抑制比在20-40dB之间。在大部分情况下，其波形不是理想的图钉型，不利于目标的检测。如果使用匹配滤波，不可避免带来距离或者多普勒上的旁瓣，影响检测性能，严重的会带来距离模糊。

近年来，外辐射源雷达的研究和应用正由单收发对朝着向多收发对体制发展。当单频网外辐射源雷达系统利用同频率数字正交频分复用OFDM信号的外辐射源雷达对目标进行检测和跟踪时，将会面临一个很重要的问题：在每个接收站能同时对相同目标产生多个量测值，这些量测值不能确定是由哪个发射站经过目标反射的回波信号产生的，此问题在研究文献中被称为观测量来源不确定性问题。然而单频网外辐射源雷达系统在之前的研究中，都需要对量测信息增加数据关联的步骤来关联量测与发射站之间的关系。但是随着发射站数量的增加与信噪比的降低，它会带来复杂和繁重的计算量，导致NP难问题的出现，严重影响了目标检测和跟踪的性能和实时性(例如1个目标受10个发射站照射产生7个目标量测(存在3个漏检)外加5个虚警量测，那么关联假设数最大可达2581284541)，当硬判决算法关联错误时，则会出现目标“鬼影”问题，并且由于目标飞行姿态的变化，将会导致目标回波幅度起伏，这种起伏变化严重影响了雷达的检测。因此急需一种在低信噪比下实现单频网外辐射源雷达目标检测与跟踪的高效方法。

发明内容

本发明的目的在于消除之前学术研究中使用硬判决算法关联错误时所产生的“鬼影”问题，并且缓解现有方法在低信噪比性能下降的问题，提出一种基于粒子滤波的TBD算法，可高效地实现单频网外辐射源雷达系统的机动目标检测与跟踪，并能应用于工程当中。