[发明专利]一种基于距离匹配的PD雷达微弱目标动态规划检测方法

摘要

本发明公开了一种基于距离匹配的PD雷达微弱目标动态规划检测方法，属于雷达微弱目标检测跟踪领域。PD雷达通常采用高中脉冲重复频率，从而导致雷达距离测量模糊，特别是在包括杂波和噪声的低信噪比环境下，PD雷达微弱目标的检测问题就变得更加复杂。本发明基于检测前跟踪的思想，提出了一种基于距离匹配的PD雷达微弱目标动态规划检测方法。首先，通过距离匹配处理恢复目标模糊量测的时空相关性；然后，利用动态规划批处理的特性，实现对微弱目标信息的非相参积累，避免了PD雷达测距模糊问题和微弱目标低信噪比特性而造成的目标漏检，可有效提高PD雷达对微弱目标的检测概率，工程实现容易，有较强的实用性和推广应用价值。

主权项

1.一种基于距离匹配的PD雷达微弱目标动态规划检测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：初始化系统参数：P_fa为初始门限虚警；R_max为雷达最大作用距离；M为PD雷达脉冲重复频率的种类；m＝1,2,…,M为脉冲重复频率的序号；F_m为第m个脉冲重复频率；Ru_m为脉冲重复频率F_m对应的最大不模糊距离；K为处理数据的扫描时刻总数；k＝1,2,…,K为数据的扫描时刻序号；N_k为k时刻量测的总数目；n＝1,2,…,N_k为k时刻量测的序号；为k时刻第n个量测的模糊距离；为k时刻第n个量测的方位；A_n(k)为k时刻第n个量测的回波幅度；为k时刻第n个量测单元；Z′_k为k时刻距离匹配量测序列；J_k为k时刻可能航迹的总数目；j＝1,2,…,J_k为k时刻可能航迹的序号；S_k(j)为k时刻第j个可能航迹的目标函数；I_k(j)为k时刻第j个可能航迹的价值函数；H(j)为最终检测到的第j个目标真实量测序列；步骤2：初始门限处理在扫描时刻k，将每一个距离‑方位单元的回波数据分别与一个初始门限η₁进行比较，从而消除部分噪声影响，得到PD雷达初始检测后的量测数据序列Z_k；步骤3：距离匹配处理PD雷达对目标距离的测量通常是模糊的，导致目标量测在时空上不连续，因此难以沿着目标航迹进行非相参积累；为了解决这个问题，对雷达量测序列Z_k进行距离匹配处理，将等概率匹配到所有模糊区间，得到雷达的距离匹配量测序列Z′_k，从而恢复量测数据的时空相关性；距离匹配处理具体实现方法如下：S11：计算每一个脉冲重复频率F_m的模糊区间个数Φ_mΦ_m＝Int(R_max/Ru_m)，其中Int()表示取整运算，m＝1,2,…,M；S12：k时刻，对于雷达通过F_m测得的第n个量测z_n(k)，将其距离匹配到第l_m个模糊区间，其中l_m＝1,2,…,Φ_m，可得一个匹配距离S13：添加相应的方位回波幅度A_n(k)、模糊区间数l_m等信息，在第l_m个模糊区间中构建一个距离匹配量测向量S14：令模糊区间数l_m在l_m＝1,2,…,Φ_m中连续取值，得到一组距离匹配量测序列S15：令量测序号n在n＝1,2,…,N_k中连续取值，得到k时刻所有量测的距离匹配量测序列Z′_k：S16：根据S14和S15的定义，Z′_k为一个行数为Φ_mN_k的序列，将其简化表示为：其中，z'_i(k)表示Z′_k中的第i行距离匹配量测向量，向量形式与步骤S13中一致，i＝1,2,…,Φ_mN_k；由于距离匹配处理过程对雷达的所有模糊区间进行了等概率匹配，因此必然有距离匹配量测落在目标真实模糊区间中；可见，处理后的量测序列Z′_k中必然存在目标的真实量测，从而恢复了量测数据的时空相关性；步骤4：动态规划处理将K个扫描时刻得到的所有距离匹配量测序列构成一个搜索集合Z′_1:K＝[Z′₁,Z′₂,…,Z′_K]，通过动态规划方法对搜索集合中的所有可能航迹进行搜索，递推求取目标函数S_k(j)和相应价值函数I_k(j)，实现回波幅度沿目标航迹的非相参积累；步骤5：门限检测在k＝K时，根据积累的价值函数I_K(j)，设定检测门限G，消除积累价值较低的可能航迹，保留价值函数超过检测门限的可能航迹，将其存入候选航迹集合D：D＝{j|[I_K(j)≥G，j＝1,2,…,J_k]}，其中，{j|[I_K(j)≥G，j＝1,2,…,J_k]}表示提取所有满足I_K(j)≥G条件的可能航迹的序号j；步骤6：目标提取对于候选航迹集合D中的每一条可能航迹序号j∈D，从第K个时刻开始，进行逆序回溯，得到目标在k时刻对应的量测序号i_k：i_k＝S_k(j)；从Z′_K中提取序号i_k对应的匹配量测当k＝1,…,k,…,K时得到目标的量测序列从而实现对目标真实轨迹的提取。