[发明专利]一种基于复伪谱的速度滤波检测前跟踪方法

说明书

本发明涉及一种基于复伪谱的速度滤波检测前跟踪方法，包括：获取雷达回波的复值观测；设置滤波器的假设速度并得到预测位置；以目标在各帧出现的分辨单元位置的复值观测为峰值、以对应预测位置为中心构造复伪谱；将来自同一帧的复伪谱的复值累加得到帧内积累结果；将批处理中各帧的帧内积累结果的幅度值累加到最后一帧得到帧间积累结果；判断是否有滤波器的帧间积累结果超过预设的检测门限，否则没有检测到目标，是则选择目标所在的滤波器的假设速度为估计的目标速度，该速度滤波器所输出的积累平面的最大峰值所在位置为估计的目标位置，再进行精确估计；航迹回溯并输出。本发明保留了雷达观测的相位信息，提高了能量积累效率，改善了算法性能。

技术领域

本发明涉及目标检测技术领域，尤其涉及一种基于复伪谱的速度滤波检测前跟踪方法。

背景技术

现代战争要求警戒雷达、预警雷达在进行远程警戒、预警任务的时候，具备对弱目标的检测能力。然而，目标的多样化和环境的复杂化，使雷达的探测能力面临巨大的挑战。隐身技术的应用使飞行器等目标的雷达横截面积大幅度下降，目标反射能量大幅度减弱，雷达探测威力显著下降。在强杂波环境(如海杂波、地物杂波、电离层干扰等)中目标信杂比明显降低，这就需要雷达具备更强的微弱目标探测能力。此外，目标(如超音速飞机、高超声速导弹等)的运动速度大幅增加，使得雷达的预警时间急剧减少，这就需要雷达能够探测回波更弱的远距离目标。

传统的检测跟踪方法被称为检测后跟踪(Detect-Before-Track,DBT)算法。在检测阶段，对每一帧的回波数据设置检测门限，进行门限判决，只有具有足够强度的点迹才会被保留，然后在跟踪阶段利用这些点迹估计出目标的航迹。DBT算法在信噪比较高的时候性能较好，但是对于弱目标的检测跟踪性能较差。这是因为在单帧检测阶段，反射回波较小的目标容易被丢失。尽管可以通过降低检测门限来提高弱目标的检测概率，然而目标信号被保留的同时，大量的杂波、噪声也会被保留下来，这会增加跟踪阶段数据关联的难度。

为了解决传统DBT算法在低信噪比下检测跟踪性能不佳的问题，利用检测前跟踪(Track-Before-Detect,TBD)算法对单帧回波数据不进行门限检测，而是充分利用目标回波和杂波噪声在时间和空间上的差异性，通过对雷达数据进行多帧积累和联合处理，提高目标的信噪比。由于TBD算法摒弃了单帧门限检测，避免了单帧门限判决造成的目标信息丢失问题，因而可以有效的改善雷达系统对微弱目标的检测和跟踪性能。

现有技术中的弱目标检测前跟踪方法推导的检测策略是基于高斯噪声背景的，推导结果无法适用于瑞利等雷达的观测背景。该方法在多帧积累过程中，只考虑了观测的幅度信息。然而，由于正交双通道处理，雷达的观测通常是复数，即雷达观测不仅存在幅度信息，而且存在相位信息。而该方法没有考虑观测的相位信息，这种信息丢弃会导致算法性能的退化。

因此，针对以上不足，需要提供一种同时考虑雷达观测的幅度和相位信息的速度滤波检测前跟踪方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于现有的检测前跟踪方法仅考虑了雷达观测的幅度信息，针对现有技术中的缺陷，提供了一种基于复伪谱的速度滤波检测前跟踪方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于复伪谱的速度滤波检测前跟踪方法，包括以下步骤：

数据获取步骤、获取雷达回波的复值观测；

滤波器参数设定步骤、设置滤波器的假设速度，由匀速直线运动模型及目标在各帧出现的分辨单元位置预测得到批处理的最后一帧目标的预测位置；

复伪谱构造步骤、构造复伪谱，所述复伪谱以目标在各帧出现的分辨单元位置的复值观测为峰值，以对应预测位置为中心；

帧内相参积累步骤、将来自同一帧的复伪谱的复值相互累加，得到来自该帧的帧内积累结果；

帧间非相参积累步骤、将来自批处理中各帧的帧内积累结果的幅度值累加到最后一帧，得到帧间积累结果；