地面情報雷達點跡過濾技術(shù)探究范文

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摘要：在雷達掃描過程中，由于受到外部環(huán)境的影響，實際回波中總是混雜著噪聲、雜波和各類干擾，這些雜波和干擾信號被雷達檢測和提取后，形成虛假點跡，如果不進行處理，將會大大提高形成虛假航跡的概率，嚴重影響雷達的探測性能。本文所述點跡過濾技術(shù)是通過提取真假目標點跡的歸一化幅度、距離展寬、方位展寬等特征信息，然后對得到的每個目標點跡計算風(fēng)險系數(shù)，根據(jù)風(fēng)險系數(shù)判別目標的真假性，進而剔除虛假點跡，并進行計算仿真。最后利用該方法對外場實錄數(shù)據(jù)進行處理測試，結(jié)果表明實測結(jié)果與仿真結(jié)果一致。

關(guān)鍵詞：虛假點跡；點跡過濾；真假目標

1引言

地面情報雷達一般也稱作地面監(jiān)視雷達或地面警戒雷達，主要用作國土防空和空中交通管制，多采用邊搜索邊跟蹤體制，能同時對一定仰角和一定距離、360°全方位范圍內(nèi)的目標進行探測跟蹤。探測過程中，由于地面反射、通訊基站、廣播電臺等的影響，回波中總是混雜著機內(nèi)噪聲、地物雜波和各類干擾，從而形成虛假點跡。虛假點跡包括噪聲虛警、雜波剩余及干擾所形成的點跡，它們具有隨機特性。雷達的目標提取器不僅能檢測、錄取真實目標的點跡數(shù)據(jù)，同時也能錄取虛假目標的點跡數(shù)據(jù)，這些真假目標的點跡會一起被上報到雷達終端顯示器中，這不僅加大了計算機的處理量，而且也不利于目標航跡的跟蹤。剔除虛假點跡主要通過雷達的信號處理系統(tǒng)完成，例如采用旁瓣相消、動目標顯示（MTI）、動目標檢測（MTD）、恒虛警（CFAR）檢測、雜波圖等處理方法。另外，也可以依據(jù)真假目標點跡分布特性的不同對目標點跡進行判別，形成點跡過濾的準則，本文主要針對點跡過濾技術(shù)進行研究。

2點跡過濾

點跡過濾主要是利用雷達回波點跡的不同特征參數(shù)信息，計算出點跡的風(fēng)險系數(shù)（0到1之間），然后據(jù)此剔除一些虛假點跡。基本措施是對提取的目標點跡的各個特征兩兩組合，然后求出該特征組合下的似然概率，最后對所有特征組合下的似然概率加權(quán)求和，得出用于判別點跡真假的風(fēng)險系數(shù)。為了計算目標真假性的似然概率，雷達首先識別和標識出所有真假目標樣本的點跡。然后對真假目標的點跡，提取有用的特征信息，分別計算點跡每個特征對應(yīng)的均值和標準差。接下來把真假點跡的特征進行組合（如(X,Y)，X,Y代表特征信息）放在同一坐標系中。

3計算仿真

上節(jié)所述特征組合的選擇，一般取決于雷達類型、工作模式、雜波環(huán)境及干擾類型等。本章我們提取的目標三個特征參數(shù)信息是：目標點跡的歸一化幅度、距離展寬、方位展寬，它們對應(yīng)的均值和標準差見表1。

3.1仿真結(jié)果

（1）利用上述真假目標判別的求解步驟，對照圖1給出一種特征組合下的似然概率劃分圖。（2）本仿真T=0.9，由第2章可知，假目標的風(fēng)險系數(shù)應(yīng)為R假>0.9，真目標的風(fēng)險系數(shù)應(yīng)為R真≤0.9。下面取3組α值，分析真假目標判別的性能。1.當(dāng)α=0.1時，各取100組真、假目標的特征信息。α=0.1時真假目標判別的正確率為P0.1=(97+79)/200%=88%。部分假目標點跡的風(fēng)險系數(shù)并不滿足判別條件，真目標點跡的風(fēng)險系數(shù)基本上都滿足判別條件。因此，得出的結(jié)果會把一些假目標的點跡判別為真目標，把少許真目標的點跡判別為假目標。2.當(dāng)α=0.5時，各取100組真、假目標的特征信息。3.當(dāng)α=0.9時，各取100組真、假目標的特征信息。

4實測數(shù)據(jù)處理結(jié)果

在上述理論仿真的基礎(chǔ)上，進行了實測數(shù)據(jù)處理驗證。通過對某雷達實測回波信號進行脈壓、多普勒濾波、CFAR及雜波圖檢測等處理得到目標點跡，進而通過對比二次雷達信息選取出真、假目標點跡作為訓(xùn)練樣本，分別得到真、假目標各個特征的均值、標準差。對未知點跡采用第2章所述算法計算風(fēng)險系數(shù)，對高風(fēng)險點跡進行過濾，基本處理流程如圖7所示。目標點跡凝聚處理的過程在電子工業(yè)出版社出版的《雷達信號處理和數(shù)據(jù)處理技術(shù)》一書中有詳細描述，本文不再贅述。目標的原始點跡經(jīng)凝聚處理后，已獲得唯一的距離、方位估計值。同時，在進行上述凝聚的過程中，分別提取點跡在距離、方位上的展寬特性。經(jīng)過點跡凝聚處理已得到點跡的距離、方位、幅度及距離展寬、方位展寬等信息，緊接著對得到的點跡計算其風(fēng)險系數(shù)。本次實測數(shù)據(jù)處理中，所設(shè)風(fēng)險門限T=0.9，不同α值時的判別結(jié)果如下：（1）α=0.1的判別結(jié)果對上圖所示點跡進行統(tǒng)計：點跡過濾前有21021個點跡，點跡過濾后有8057個點跡（α=0.1）。由此可以發(fā)現(xiàn)第2章所述點跡過濾算法取得了一定的點跡剔除效果。同時可以發(fā)現(xiàn)，對于區(qū)域A，原始點跡中被虛假點跡掩蓋住的真目標航跡，經(jīng)過點跡過濾處理后顯性的出現(xiàn)在視野中。當(dāng)然，對于區(qū)域B，也可以發(fā)現(xiàn)點跡過濾后，部分真目標點跡被判錯。通過對比二次雷達提供的航跡信息，真實目標的判別正確率約為87.56%。

5結(jié)論

通過對比上述不同α值時實測點跡過濾結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，一方面隨著α值的增大，真目標判別的正確率逐漸增大；但是，另一方面隨著α值的增大，剔除的虛假點跡個數(shù)也逐漸減少，所得結(jié)果與第3章的仿真結(jié)果一致。工程應(yīng)用中，應(yīng)根據(jù)實際情況選擇合適的α值，以達到預(yù)期的效果。

參考文獻

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作者：官林海