三维数据关联情况下外辐射源雷达多目标跟踪研究

不同于传统多目标跟踪,除了量测-目标数据关联模糊问题外,外辐射源雷达跟踪系统新增了量测-发射机数据关联模糊问题.针对此问题,该文通过引入一个新的关联变量来表示量测和发射机之间的数据关联关系,提出了目标-量测-发射机3维数据关联改进概率多假设跟踪(PMHT)算法.该算法利用期望极大化(EM)算法的独立性假设条件得到最大后验概率意义下的最优跟踪.为了增加目标-量测-发射机之间数据关联的准确性,提高多目标与量测后验关联概率的精确度,将量测信息设定为均值相同协方差不同的混合高斯分布.针对距离-多普勒量测的非线性性,利用无味卡尔曼平滑(UKS)算法进行多目标状态估计.仿真结果表明,对于FKIE外辐射源雷达数据集(杂波密度很高),所提算法的目标与航迹关联成功率高,抗杂波性能强,证明了算法的有效性.     

三维数据关联情况下外辐射源雷达多目标跟踪研究

不同于传统多目标跟踪,除了量测-目标数据关联模糊问题外,外辐射源雷达跟踪系统新增了量测-发射机数据关联模糊问题。针对此问题,该文通过引入一个新的关联变量来表示量测和发射机之间的数据关联关系,提出了目标-量测-发射机3维数据关联改进概率多假设跟踪(PMHT)算法。该算法利用期望极大化(EM)算法的独立性假设条件得到最大后验概率意义下的最优跟踪。为了增加目标-量测-发射机之间数据关联的准确性,提高多目标与量测后验关联概率的精确度,将量测信息设定为均值相同协方差不同的混合高斯分布。针对距离-多普勒量测的非线性性,利用无味卡尔曼平滑(UKS)算法进行多目标状态估计。仿真结果表明,对于FKIE外辐射源雷达数据集(杂波密度很高),所提算法的目标与航迹关联成功率高,抗杂波性能强,证明了算法的有效性。     

GM-PHD雷达密集多目标跟踪应用研究

针对雷达密集多目标跟踪数据关联的难题,深入研究了可以避免数据关联的多目标跟踪方法-高斯混合概率假设密度算法(GM-PHD)。首先,将多目标的运动和多目标量测建模为随机有限集的形式,并给出了相应的最优多目标贝叶斯滤波器;然后,在线性高斯假设条件下,详细给出了GM-PHD均值、方差和权值的递归形式,降低了计算复杂度,满足跟踪实时性要求;最后,开展了仿真实验和实测数据实验,实验结果显示GM-PHD在不需要数据关联的情况下,能够有效抑制大量杂波,稳定地跟踪密集多目标。     

高频地波雷达多普勒信号的AR预测恢复

雷电干扰和瞬时突发的无线电通信干扰信号严重影响高频地波雷达的正常工作。干扰严重时通过二维ＦＦＴ处理仍不能从接收信号中提取目标的距离和速度信息，此时需要对受到破坏的多普勒信号加以修正。为此本文提出基于ＡＲ模型的多普勒信号恢复方法。针对多普勒信号被干扰分割的特点，采用前后向预测的ＬＭＳ算法，首次建立了高频地波雷达多普勒信号的ＡＲ预测模型，解决了多普勒信号的恢复问题，从而使高频地波雷达具备了抗瞬时突发干扰的能力。计算机仿真和现场实验数据的处理结果表明本文方法是有效的。     

地波雷达与自动识别系统目标点迹最优关联算法

为了提高海洋探测精度和范围,针对高频地波雷达(HFSWR)和自动识别系统(AIS)目标点迹的融合利用问题,该文提出一种基于JVC(Jonker-Volgenant-Castanon)的点迹分状态全局最优关联算法。首先,通过判断高频地波雷达和AIS点迹的径向速度,将点迹分为准静态目标和动态目标。接着,选取径向速度和点迹间的球面距离为特征参数,对不同状态下目标点迹分别进行径向速度和位置间球面距离粗关联。最后,使用相对距离比的平均值进行关联效果的评价,通过选择合适的关联门限参数,使用JVC算法实现高频地波雷达和AIS的点迹最优关联。实验结果表明：该算法在关联相同点迹对数的情况下,关联精度高于最近邻(NN)算法和Munkres关联法,关联用时少于最近邻算法和Munkres关联法。通过近3年内3组不同时刻实测目标点迹的验证,该算法可以满足关联的实用性和实时性要求。     

T/R-R高频地波雷达球面定位算法研究

T/R-R高频地波雷达可以对海面目标超视距探测,探测距离高达几百公里,因此由雷达量测量对目标定位应考虑地球曲率影响.本文分别给出了球面定位算法及其定位精度公式.应用加权最小二乘算法可实现目标精确定位.仿真分析了平面定位偏差、加权最小二乘球面定位GDOP.结果表明球面定位算法可消除定位偏差,加权最小二乘球面定位可提高目标定位精度.     

外辐射源雷达与情报雷达的数据融合

通过外辐射源雷达与情报雷达异地配置方式下的组网,利用外辐射源雷达生存能力强、反隐身隐蔽性能好、数据率高、测速精度较高等特征,可进一步提高对目标的定位精度及对隐身目标的探测能力。文中将基于“当前”模型的扩展卡尔曼滤波应用于外辐射源雷达与情报雷达的数据融合,仿真表明利用这两类雷达的互补特性,通过数据融合,滤波后得到的目标的定位精度及速度精度有大幅度提高。     

MHT在红外搜索跟踪系统中的应用

针对红外搜索跟踪系统的弱小目标检测和跟踪的需求,讨论了基于交互多模型的多假设跟踪方法在针对红外搜索跟踪系统中的应用。同时根据红外目标及背景的特点,进行仿真并对仿真数据进行跟踪实验,仿真结果表明:此方法在低信噪比背景下能成功的跟踪多目标。     

天波超视距雷达的PMHT跟踪算法仿真研究

在天波超视距雷达（OTHR）单目标跟踪环境下,仿真分析了PMHT算法在航迹起始、维持、终结上的性能,研究了算法对环境参数和算法参数的鲁棒性,并对两交叉目标环境下的情况进行了仿真,验证了算法的有效性。仿真结果表明,PMHT可以实现OTHR环境下的自动目标航迹起始、维持及终结。     

密集杂波环境下多目标跟踪算法

在密集回波环境下对多目标进行航迹起始和跟踪是一个很难解决的问题，对此提出一种基于m-best 2-D分配算法和广义似然比判决的多目标跟踪算法。数值仿真实验表明提出的多目标跟踪算法能够有效解决“量测-目标”数据关联问题，并且能在较短时间内发现假航迹，确认真航迹，大大减轻对系统的存储量、计算量的要求。     

信号相关杂波环境中的认知雷达多扩展目标跟踪

研究了相关杂波和多目标环境下的认知雷达目标跟踪问题。提出了基于贝叶斯思想,具有迭代循环结构的认知雷达跟踪系统框架。在该框架下,基于卡尔曼滤波实现了对多个扩展目标的跟踪,并且通过优化波形的方法提高了多目标跟踪性能。在波形优化中,为提高跟踪性能,分别从量测、信干噪比和状态更新误差角度出发设计了相应的最优波形。仿真结果表明:基于所提出的框架,雷达以高估计精度实现了对多个目标的跟踪,且所设计波形的跟踪性能均优于传统的固定波形。     

雷达表盘图像移动目标的快速识别与跟踪

针对以往对机载雷达表盘的图像移动目标的识别与跟踪速度较慢,缺乏实时性的问题,提出一种快速识别和跟踪移动目标的方法。分析和总结了关于移动物体连续两帧图像的特点,并根据它们在图像对比中的空间位移上的相对变化关系,运用OTSU算法、差影法、直方图统计特征分析法,对移动目标进行识别与跟踪。该方法处理一帧图像的时间不超过40ms,具有识别速度快、跟踪准确、抗干扰能力强等特点。     

雷达辅助光电跟踪系统协同跟踪算法

针对光电跟踪系统对目标探测过程中发生的不完全量测现象,采用雷达辅助光电跟踪系统进行协同跟踪保证量测的连续性。首先给出光电跟踪系统的不完全量测模型以及雷达辅助下的协同互牵引模型,提出基于粒子滤波的序贯融合算法;其次,利用粒子滤波求取传感器在每一时刻的Renyi信息增量作为协同过程互牵引准则,确定互牵引触发时机,确保协同过程的自主性。仿真结果表明:通过选择合适的互牵引门限,能够在尽量少的雷达辐射的条件下改善对目标跟踪性能并保证对目标探测的稳定性。     

Multiple radar targets detection by exploiting induced amplitude modulation

This work deals with the problem of detecting and estimating multiple radar targets present in the same range-azimuth resolution cell of a surveillance radar system with a mechanically rotating antenna. In the first part of the work, we tackled the problem of estimating target complex amplitudes, Doppler frequencies, and directions of arrival, and a consistent estimator based on the asymptotic maximum likelihood (AML) method was derived. In this second part, we tackle the "detection problem," which consists of determining the number of targets. First, the target parameters are estimated, assuming a maximum number of possible targets. Subsequently, these estimates are used in a successive hypotheses test procedure. The statistic of the test at each step of the procedure is derived by using an asymptotic expression of the generalized likelihood ratio test (GLRT) statistic. Performance of the proposed algorithm is investigated through both asymptotical analysis (as concerning the probability of false alarm) and Monte Carlo simulation.     

相控阵雷达系统最大跟踪能力研究

相控阵雷达系统的最大跟踪能力是相控阵系统的重要指标,也是边跟踪边搜索（TAS）工作模式的研究基础。为了从工程应用的角度深入分析该性能指标,本文在Singer模型基础上,分析雷达跟踪的重访时间与工程测角误差的关系,并且分析在最小检测信噪比（SNR）情况下的跟踪驻留时间。通过对多目标时的统计分析,给出了平均重访时间和平均驻留时间,在此基础上,给出稳态时的最大跟踪能力闭和解析式。最后对非稳态的情况进行了分析,得到相应的雷达饱和状态解析式。基于上述分析,利用VC＋＋建立仿真平台,通过仿真验证了相关结论的正确性。     

Trimode ladar/radar transponder systems for tracking long range cooperative targets

Detection and tracking of cooperative airborne targets are very important for military and also for civilian purposes. Previous research has shown that detection and tracking LASER offer high precision but their operation range is limited to less than 40 km even in good visibility propagation conditions. For long operation ranges, high power and bulky RADAR are required which can be significantly reduced by using active transponders on the cooperative target. A trimode LADAR/RADAR/Transponder system is investigated providing optimum performances. A L band Radar with active transponder is operated for all weather long ranges up to Low Earth Orbit satellites. The L mode is switched to a Mm wave mode RADAR for operation distances lower than 350 km and to an accurate LASER mode for the final tracking steps.     

提高航管二次雷达近程目标跟踪稳定性的方法

针对相控阵体制航管二次雷达系统在雷达近程探测空域内无法稳定监视目标的问题,提出了一种提高航管二次雷达系统对近程目标跟踪稳定性的方法。基于现有航管二次雷达系统的硬件架构,设计了在对监视空域进行航管扫描询问过程中密集插入对近程目标跟踪询问的工作方式,并给出了航管近程跟踪询问流程和波位随机同步跳转控制时序的详细设计方法以及对航管近程跟踪能力的估算方法。仿真计算结果验证了该方法的可行性和有效性。     

用于落速测量的激光雷达电视跟踪系统

研制的激光雷达电视跟踪系统,采用脉冲激光测距结合圆光栅测角的方法,测定下落目标相对于测试点的斜距离、水平角和俯仰角的时间序列值;采用同步电视跟踪技术记录对应时刻的目标图像,根据目标图像相对于视场中心的位置,对光栅码盘的水平角和俯仰角读数进行中心修正,并对缺失的距离数据用插值方法弥补,最后,通过最小二乘拟合方法可获得目标的运动轨迹方程,从而给出目标在运动过程中任意时刻的下落速度.该激光雷达电视跟踪系统已多次应用于野外空间非定域物体的落速测量,实现的速度测量精度优于0.5 m/s,在标准天候条件下对典型目标的作用距离不小于8km.     

精密跟踪雷达天线伺服系统的设计与仿真

伺服系统是实时捕获、跟踪目标的一个重要组成部分。精密跟踪雷达伺服系统通常含有典型的三个闭环反馈控制回路,且具有高跟踪精度与高动态性能的特点。文中基于Matlab/Simulink软件,重点对其三个环路进行设计和动态的仿真,结果表明:角跟踪精度很好的提高,从而使雷达天线更精确地跟踪目标。     

实时CCD成像跟踪处理系统研究

提出了基于高速数字信号处理器TMS320C6415的图像识别跟踪系统，并给出了成像跟踪系统的原理图和结构图。重点论述了采集系统和图像处理系统。在软件上采用矩不变阈值分割和基于梯度的自适应阂值分割提取目标，采用投影特征的质心跟踪算法及基于线性微分拟合的记忆外推跟踪技术跟踪目标。实验结果表明：该系统跟踪稳定可靠，完全满足实时性要求。