基于角度测量的跟踪雷达方程

本文在跟踪雷达目标角度测量的基础上推导了跟踪雷达方程。笔者首先根据测角精度要求计算出回波最小SNR,然后根据最小SNR计算出雷达最大作用距离,证明其与天线有效孔径的3/4次方成正比,而非跟踪雷达方程建立在目标检测基础之上得出的与1/2次方成正比的结论。在典型测量精度条件下,基于测量的跟踪雷达方程得出的目标距离要小于基于检测的跟踪雷达方程,测量精度要求越高,跟踪雷达威力越近。本文针对相控阵体制,得出了天线波束扫描对跟踪距离的影响因子,即扫描角余弦的三次方。     

雷达风速补偿与脉冲压缩速度补偿的设计

针对云团、消极干扰影响搜索雷达发现目标,在电路设计上采用了风速补偿技术,并对风速补偿设计原理、设计方法与结果进行了详细分析。对于跟踪雷达跟踪高速目标(卫星发射初段),回波信号脉压后存在时频耦合现象,引起距离走动。为了保证跟踪距离精度,采用了脉冲压缩速度补偿技术,消除距离偏差。通过实例与仿真分析,实现了跟踪距离精度要求。因此,采用风速补偿与脉冲压缩速度补偿设计,雷达发现目标与跟踪目标稳定可靠。     

线性调频连续波激光雷达测量方法研究

线性调频连续波激光雷达在光电器件响应速度有限的条件下,要满足较高的距离分辨率的测量要求,就需要比同体制微波雷达大得多的相对带宽。这就导致线性调频连续波微波雷达的距离与速度去耦合方法不能被直接应用。针对探测近距高速运动目标和实时性高的要求,根据激光雷达目标回波的特点,提出了一种快速线性调频信号参数估计方法,利用均匀分成两段的中频信号的傅里叶变换来获取目标的距离与速度信息。在目标距离50m,速度1000m/s,中频信噪比为0的仿真条件下,雷达测距误差小于15mm,测速误差小于10m/s。仿真实验表明,该方法具有较高的测量精度和较强的抗干扰能力。     

适用于光电跟踪仪的高速目标跟踪控制算法

为了提高光电跟踪仪对于高速运动目标的跟踪精度和稳定性,提出一种适用于光电跟踪仪的高速目标跟踪控制算法。利用光电跟踪仪、火炮、载体惯导系统、视频跟踪器和激光测距机输出的相关参数,通过一系列坐标转换、递推迭代和坐标反变换,完成瞄准线坐标系下方位速度环和俯仰速度环跟踪前馈补偿参数的计算,并将该参数分别叠加到方位、俯仰跟踪控制回路,参与跟踪控制;采用模拟航路进行验证,该跟踪控制算法对速度2.5 Ma的高速运动目标,跟踪系统误差和随机误差均小于0.15 mrad。实验结果表明,该方法能有效提高光电跟踪仪对高速运动目标的跟踪精度,响应速度快、动态滞后小。     

带多普勒量测的序贯SCKF雷达目标跟踪算法

为提高非线性观测条件下雷达目标的跟踪性能,将序贯处理方法引入均方根容积卡尔曼滤波( SCKF),提出一种带多普勒量测的序贯均方根容积卡尔曼滤波( SSCKF-D)雷达目标跟踪算法,该算法通过建立伪量测去除径向距离和径向速度量测误差方差之间的相关性。基于SCKF算法,按照量测精确度的高低顺序对方位角、俯仰角、径向距离和伪量测序贯处理。 Monte Carlo仿真表明,与SCKF和带多普勒量测的均方根容积卡尔曼滤波( SCKF-D)算法相比,SSCKF-D算法跟踪精度更高,较后者提高20%以上,收敛速度更快,更适用于空间目标跟踪。     

基于多普勒耦合估计的弹道目标测距方法

反导预警与空间监视雷达通常采用高频段、大脉宽探测远距离目标,此时距离多普勒耦合对于雷达精确测距有较大影响。同时,距离多普勒耦合的准确修正是稳定跟踪目标的必要条件,然而传统的处理方法不能适用于弹道目标等高机动目标的准确处理。本文提出了基于多普勒耦合估计的弹道目标高精度测距方法：首先采用旁路速度-加速度估计方法求解目标的径向速度,对目标测量距离进行距离多普勒耦合修正,再进行IMM-UKF滤波完成目标距离估计。该方法具有以下优势：利用当前帧的测量数据,同时考虑了目标径向加速度对于耦合的影响,提高了距离和速度的估计精度;相比跟踪时增加测速波形的方法,节约了雷达的资源,同时避免了速度测量与航迹误关联的问题;距离和速度的精确估计能够提升航迹关联成功率。仿真实验中与传统的距离多普勒耦合处理方法进行了比较,实验结果显示该方法大幅提高了雷达测距的精度。     

距离—速度二维波形分析跟踪

提出一种用于MTD体制雷达的速度－距离跟踪技术；距离－速度二维波形分析数字动目标跟踪技术。它是在距离波形分析数字动目标跟踪技术的基础上发展出来的。距离－速度二维波形分析数字动目标跟踪是通过高速采样存储N次雷达脉冲回波信号，在MTD处理（如FFT）后，分析回波波形信息获取目标的距离和速度误差而进行自动跟踪的。距离－速度二维波形分析数字动目标跟踪技术和距离波形分析数字动目标跟踪技术相比，利用的回波信息更全面，因而效果更好。     

AN/MPS—36型移动式导弹跟踪雷达

美国无线电公司研制成一种新型的移动式导弹跟踪雷达,其型号为AN/MPS—36型。AN/MPS—36型雷达在到达目的地八小时后马上投入工作,能捕捉活动目标,测出其轨迹和速度。它是第一部仪表化雷达,现已交付美帝陆军白沙导弹发射场使用。 AN/MPS—36型移动式导弹跟踪雷达大量采用集成电路,从而缩小了体积,提高了可靠性。其电路部分装在40米长的车上,直径为12米的天线装在36米长的拖车上。整部雷达机可在公路上以每小时96公里的速度牵引前进,也可由飞机或舰只运送。该雷达可跟踪飞行速度为每小时6400公里的活动目标和距离为60000公里的活动目标,以及测出九米之内的目标。     

用子波变换方法实现高距离分辨雷达中精确距离跟踪

本文研究了在高距离分辨雷达(HRR)中对输入的回波信号进行子波变换实现精确距离跟踪.HRR雷达所得的目标回波波形是目标各强散射点在雷达视线上的投影 .对一个具体的波形散射点至雷达之间的距离从原理上都可以得出,但从实际上,由于目标运动时姿态变化,其散射点幅度和距离变化太快,因此实现对散射点距离跟踪是很困难的.本文在国内首次介绍利用对信号的子波变换方法提取目标的综合信息实现对雷达目标的精确距离跟踪.实际证明此方法是可行的.     

一种高数据率雷达跟踪慢速目标的数据互联算法

杂波环境下, 现有的最近邻数据互联算法在高采样率雷达跟踪慢速目标时, 由于量测误差远远大于目标实际运动的距离, 量测值往往难以落入预测波门之内, 从而造成数据互联失败。针对这一问题, 提出了一种自适应距离最近邻数据互联算法。该算法用状态估计向量中的位置信息计算与下一时刻量测值的实际距离来代替预测中心与量测值的统计距离, 降低了预测中心不确定性造成的漏互联概率, 从而提高了跟踪精度。实际距离波门的大小与雷达和目标距离、雷达测距精度、雷达测角精度有关, 并且随着时间实时变化。通过在地心坐标系下的跟踪滤波仿真证明, 该算法能够有效地实现高数据率雷达对慢速目标的跟踪, 且跟踪精度较高, 具有一定的工程实用价值。     

基于多维信息的数据处理新技术

常规雷达数据处理技术通常利用回波的距离、方位、多普勒、幅度等信息进行目标跟踪处理,而对于工作在复杂环境下具有低分辨率、低数据率和高虚警特点的雷达,有时候会产生多径航迹和虚假航迹较多等问题.为了提高雷达的跟踪性能,需要综合利用尽可能多的信息进行回波数据的处理.文中设计一种基于多维信息的数据处理新技术,该技术综合利用回波的距离、方位、多普勒、幅度、信噪比、目标航迹等多维信息进行自动跟踪,并利用频谱特征信息进行人工干预.     

雷达光电智能协同探测技术研究

对低慢小目标的探测,当前雷达光电协同跟踪算法存在较大缺陷,特别是当目标发生强机动时,协同跟踪精度大大降低,主要原因是雷达给出的距离预报精度较差。针对低慢小目标,首先提出了雷达光电协同跟踪流程,然后给出了基于雷达光电数据的距离解耦算法,为光电设备提供高精度的距离信息,最后采用基于IMM-BLUE序贯集中式融合算法,有效地提高了雷达光电协同跟踪的精度和数据率,同时该算法给出了目标的高度,为低慢小目标的打击,提供高质量引导数据。     

一种提高LFMCW体制雷达测距精度的方法

为了消除距离-速度耦合现象对LFMCW体制雷达测距模糊及精度的影响,雷达发射信号形式采用对称三角LFMCW信号,利用运动目标在上/下扫频段频谱的对称性仿真验证了单目标环境下去距离-速度耦合的有效性,提高了雷达的测距精度。针对多目标环境下对称三角LFMCW体制雷达上/下扫频段目标配对问题,提出了一种联合MTD通道检测结果与目标距离信息的方法进行上/下扫频段目标的准确配对,从而实现对多目标去距离-速度耦合。仿真结果证明了该方法的有效性。     

高频地波雷达飞行小目标跟踪方法研究

增大探测距离、快速精确跟踪是高频地波雷达探测飞行小目标所面临的主要困难.本文提出了高频地波雷达飞行小目标跟踪(AWATT)系统.该系统主要包括自适应改进Hough变换(AMHT)航迹起始、双门限快速联合概率数据关联(DTF-JPDA)以及间接测量(IM)精度改善,分别解决了低信噪比条件下,对飞行小目标的提早预警、快速关联以及精确跟踪问题.实验结果验证了该系统在跟踪预警飞行小目标中的有效性.     

改善相控阵雷达跟踪性能的一种有效方法

本文着重研究相控阵雷达跟踪剧烈运动的空间目标时的数据处理问题。推导了一组在速度坐标系中进行状态估计的滤波公式。计算机仿真结果表明,与在方向余弦坐标系中进行状态估计的方法相比,新方法可以改善相控阵雷达对剧烈运动目标的跟踪性能,对于给定的几种跟踪剧烈运动目标时的情况,雷达波束控制角的预测精度约可提高一个数量级。     

一种机载组网雷达协同目标检测算法

多机协同的机载雷达组网联合目标探测可有效提高复杂电磁干扰环境下对隐身弱目标的探测能力。文中针对机载雷达组网探测时空间配准误差大、协同探测难以实现的难题,提出了一种基于轨迹空间配准的协同目标检测算法,通过雷达间少量距离-多普勒域数据及低检测门限下目标轨迹域数据的交互,采用极大似然估计广义似然比检测器对目标进行联合恒虚警检测(CFAR),并通过轨迹域空间配准与CFAR的迭代计算,实现配准精度和目标联合检测性能的双提升。数值仿真实验的结果表明,在四部雷达组网工作时,在相参积累后信噪比9 dB、虚警概率10^-4的典型场景下,经过迭代处理,空间配准精度可达到一个距离-多普勒分辨单元;对目标的检测概率由单部雷达的28.5%提高到四部雷达协同下的83.67%。     

基于SUSAN方法的相干激光雷达距离像跟踪算法

在相干激光成像雷达跟踪系统中,跟踪算法是决定激光雷达跟踪性能的关键.针对激光成像雷达所成距离像的特点,以及以前算法中必须预先给定模板这一缺陷,采用了一种加权的SUSAN方法找出图像中目标的特征点,确定目标中心,在实时图像中提取模板,通过两级相关运算,进行目标跟踪,给出了相关跟踪的帧内置信度和帧间置信度信号,完成模板的智能更新.在不同的信噪比下进行序列图像跟踪实验,实验结果表明,在所研究的仿真目标中应用此相关跟踪方法,能够较准确的提取模板,跟踪精度较好.     

激光跟踪和测距

随着可靠的激光器的出现,光学跟踪和测距系统已切实可用了。美国夕尔凡尼亚电气公司利用其在激光器研制和光学加工方面的经验,制备了一种较为先进的系统-精密飞机跟踪系统,它是一种自动激光雷达,用来跟踪设置角反射器的合作目标,以确定目标的位置。自角反射器返回的激光脉冲强度足可以在背景光中探测出来。该自动激光雷达能在10浬距离内高精度测量目标位置,取样速率高达100次/秒。它的重要性在于可对无线电雷达技术无法适应的低空(美国标准为650-1650米)目标     

相干激光测风雷达高分辨距离门自适应技术研究

脉冲相干激光测风雷达的信号处理通常采用固定长度距离门来划分时域信号,并对每个距离门做频谱计算得到风速度信息。固定距离门的时域信号划分存在中频信号的非整周期截断问题,导致频谱计算时出现频谱泄露而产生误差,使信噪比降低。文中提出一种基于整周期搜索的自适应距离门划分方法,距离门长度与中频信号频率自适应,可实现对信号的整周期分割,避免了频谱处理中的频谱泄漏问题,提高频率估计精度。采用加噪信号对两种处理方法进行仿真分析,结果表明:自适应距离门方法可实现距离门长度与中频信号的自适应,在信噪比小于1 dB时,该方法得到的中频估计误差是固定距离门方法的38%~62%。应用自适应距离门方法处理激光测风雷达系统获取的转盘和风场回波信号,与使用固定距离门方法的激光测风雷达测量结果进行对比。结果表明:自适应距离门划分方法对转盘速度测量的均方根误差为0.19 m/s,大气风速度测量的距离分辨率在7~11 m之间变化,均优于固定距离门方法,实现了激光测风雷达的距离分辨率和测量精度的提升。     

分布式孔径相参合成雷达技术试验验证与分析

实现收发全相参合成对运动目标稳定跟踪是分布式孔径相参合成雷达技术进步的重要标志,首先介绍分布式孔径相参合成雷达的基本理论,再从接收相参和收发相参2个阶段对飞机目标跟踪试验进行分析,分别给出了相参合成信噪比增益改善、相位差值变化和目标跟踪航迹等试验结果。试验结果表明目标跟踪稳定,信噪比增益改善接近理论值。在此基础上,给出2部X波段大型实装相控阵雷达卫星目标相参合成跟踪试验结果,实现收发全相参合成对卫星目标稳定跟踪。通过试验验证分布式孔径相参合成雷达具有技术可行性和工程可实现性。