雜波中的弱小目標檢測與跟蹤研究.pdf

1、檢測與跟蹤是警戒和監(jiān)視雷達最基本的任務。隨著隱身技術的發(fā)展與廣泛應用，典型軍事目標如戰(zhàn)斗機、導彈、坦克和巡洋艦的雷達截面積銳減，它們的回波信號微弱，而且常隱藏在強雜波和各種支援干擾中，給雷達的檢測與跟蹤帶來了極大的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的檢測與跟蹤方法很難保證此類弱小目標的可靠檢測與跟蹤，因此，非常有必要研究新的理論與方法，提高此類弱小目標的檢測與跟蹤性能。
　　 本文以雜波中弱小目標的檢測與跟蹤為研究對象，重點針對“強雜波下的恒虛警(CF

2、AR)檢測器”、“檢測前跟蹤(TBD)方法”和“基于波形優(yōu)化的目標檢測”等關鍵技術開展了較為系統(tǒng)、深入的研究，主要工作和主要貢獻總結如下：
　　 1)總結了衡量檢測性能的指標，包括檢測概率、散度、偏差系數(shù)以及Kullback-Leibler距離，利用這些指標評估了確切信號、隨機信號及參數(shù)未知信號的檢測性能，在此基礎上，研究了復合高斯雜波中子空間信號的廣義似然比檢測器和CFAR檢測器，推導了檢測概率的近似解析式。
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3、)分析了卡爾曼濾波(KF)和粒子濾波(PF)框架下，針對非線性非高斯系統(tǒng)的多種近似跟蹤算法，在此基礎上，根據(jù)工程實際，建立了機載雷達對海跟蹤模型，比較了代價函數(shù)修正KF算法與PF算法在閃爍噪聲環(huán)境下的跟蹤性能。
　　 3)提出了一種完整的基于擬合優(yōu)度檢驗的CFAR檢測器并把它運用到合成孔徑雷達圖像目標檢測中，提高了CFAR檢測器在強雜波與多目標干擾環(huán)境下的檢測性能。
　　 4)針對低重復頻率警戒雷達中的弱小目標預警，提出

4、了一種基于動態(tài)規(guī)劃的TBD方法，通過利用模糊多普勒信息縮小搜索范圍，有效地實現(xiàn)了目標軌跡及多普勒模糊數(shù)序列的聯(lián)合最大后驗概率估計。
　　 5)針對數(shù)目未知多目標環(huán)境，提出了一種基于Rao-Blackwellised PF的TBD方法，通過遞歸估計聯(lián)合多目標概率密度(JMPD)實現(xiàn)目標數(shù)目及狀態(tài)的估計；通過融入CUSUM檢測和固定幀似然比檢測，分別實現(xiàn)新生目標的快速檢測和消亡目標的及時刪除。
　　 6)推導了擴展目標的檢測

5、概率與發(fā)射波形的近似解析式，為擴展目標的最優(yōu)檢測波形設計提供了基礎，然后，針對秩-1目標模型，提出了最優(yōu)檢測波形、次優(yōu)檢測波形及漸近最優(yōu)檢測波形的設計方法。
　　 本文重點關注能夠提高雜波中弱小目標檢測與跟蹤性能的理論與方法，在“強雜波下的CFAR檢測器”、“TBD方法”和“基于波形優(yōu)化的目標檢測”等方面開展了較為深入的研究，取得了一定的成果。下一步，希望能夠把本文提出的方法應用到具體型號，提高它們對弱小目標的檢測與跟蹤性能。<