防空导弹主动雷达导引头低空性能分析

雷达导引头低空性能主要受地杂波和多路径效应的影响。本文利用雷达不可分辨双源理论重点分析了单脉冲雷达导引头在有多路径效应存在时的角跟踪性能,并通过实例建立了利用布儒斯特角效应和目标与镜像的多普勒频率差从多路径干扰中分辨真实目标的定量分析方法。     

末制导雷达目标与诱饵的联合参数估计和辨识

拖曳式诱饵干扰条件下目标与诱饵的参数估计和身份辨识是制导雷达实现精确打击的前提条件。不可分辨角度范围内的目标和诱饵引起导引头雷达回波的干涉混叠,导致常规测量方法失效。当目标和诱饵处于相邻的两个匹配滤波采样点之间时,这些采样点所包含的信息将有助于参数估计的获取。通过充分挖掘两个连续匹配滤波采样点所包含的特征信息获得接收回波的概率分布,结合干扰形式和特点采用改进的粒子群优化方法从最大似然估计的角度获取目标与诱饵的对应参数,实现删除二者的身份辨识。各种条件下的仿真实验验证了方法的有效性。     

慢起伏不可分辨目标的单脉冲角估计

不可分辨目标角估计方法大多是以SwerlingⅡ型目标进行信号建模,这通常需要雷达采用频率捷变来实现脉冲间目标幅度的不相关。考虑到非频率捷变雷达观测的目标回波为慢起伏的情况,深入研究了目标雷达散射截面积(radar cross section, RCS)起伏特性对单脉冲雷达测向的影响,提出了一种基于目标单脉冲角估计统计特征的两个慢起伏不可分辨目标的角度分辨方法。Monte Carlo仿真结果表明了该方法的有效性。     

基于极化单脉冲雷达扩展目标角度估计方法

当单脉冲雷达受到箔条质心干扰时, 将视为波束内存在两个不可分辨的目标, 由于目标和箔条干扰回波混叠耦合, 导致单脉冲测角偏差, 最终致使目标跟踪丢失。对此, 利用宽带单脉冲雷达测角精度高的优点和极化信息, 提出一种基于极化单脉冲雷达的扩展目标角度估计方法。首先，分析宽带单脉冲雷达体制下箔条质心干扰的特点, 给出扩展目标双极化和差信号模型。然后, 根据和、差通道极化回波信号, 通过联立方程组, 估计出目标和箔条干扰的到达角(angle of arrival, AOA), 为后续利用目标角度信息跟踪目标提供条件。最后，通过蒙特卡罗仿真实验分析关键参数对目标角度估计性能的影响, 并与传统单脉冲雷达体制的测角方法进行比较。理论分析和仿真实验表明, 在质心干扰条件下, 宽带单脉冲雷达估计目标AOA的性能要优于传统单脉冲雷达。     

自适应单脉冲与复单脉冲比算法

传统单脉冲算法是针对空域高斯白噪声背景下单目标的一种有效测角算法。当外界噪声为空域色噪声或存在主瓣干扰时,传统单脉冲算法需要改进。主要介绍用于色噪声背景的自适应单脉冲算法和用于主瓣两目标的复单脉冲比算法的基本原理,并以主瓣干扰条件下目标方位估计问题为例,介绍自适应单脉冲、复单脉冲比及其它一些方法的具体应用。     

光学图像中弱信号小目标检测方法

弱信号小目标检测是光学成像制导图像处理系统的关键技术之一。衡量小目标检测算法性能的依据是算法的有效性和实时性,两者之间的矛盾是现有各类弱信号小目标检测算法所必须面对的问题。研究了光学图像中弱信号小目标的广义最大似然比检测(GLRT)算法,所提出的算法不仅能够有效检测图像中的弱信号小目标,而且具有较强的实时性,并已应用于实际光学成像制导系统中。     

基于单脉冲复角测量减小天线指向波动的方法

针对雷达导引头下视超低空目标时,由于多径干扰造成单脉冲测向天线指向波动,导致目标跟踪丢失的问题,提出了一种基于单脉冲复角测量调整天线伺服系统的准则。首先，根据弹目相对运动关系,构建了镜像干扰情况下的单脉冲测角模型,详细分析了天线指向波动对目标稳定跟踪的影响。其次,提出了一种采用单脉冲复角测量目标高度的方法,并利用指向角度与指向高度同步变化的特性,推导出天线指向角的波动关系式,给出了天线伺服系统调整的准则。最后，仿真结果验证了所提方法的有效性。     

贝叶斯检测跟踪联合处理的检测阈值设置方法

基于贝叶斯理论的检测跟踪联合处理方法能够利用目标的运动模型在帧数据间以概率的形式对信号进行积累,从而提高系统的检测性能。然而,在Neyman-Pearson准则下,该方法很难根据系统要求的虚警概率计算检测阈值,影响了该方法的应用范围。在综合分析基于贝叶斯理论的检测跟踪联合处理方法的基础上,针对Neyman-Pearson准则,详细推导了系统虚警概率同检测阈值之间的关系,并在观测噪声为高斯白噪声的情况下给出了检测阈值的近似闭式解。利用该闭式解,可以按照系统要求的虚警概率计算检测阈值,从而使得实际系统的虚警概率满足要求。最后,计算机仿真实验验证了该闭式解的有效性。     

Study on the long-distance target apperception techniques for underwater vehicles

The limited physical size for autonomous underwater vehicles (AUV)or unmanned underwater vehicles (UUV)makes it difficult to acquire enough space gain for localizing long-distance targets.A new technique about long-distance target apperception with passive synthetic aperture array for underwater vehicles is presented.First,a synthetic aperture-processing algorithm based on the FFT transform in the beam space(BSSAP)is introduced.Then,the study on the flank array passive long-distance apperception techniques in the frequency scope of 11-18 kHz is implemented from the view of improving array gains,detection probability and augmenting detected range under a certain sea environment.The results show that the BSSAP algorithm can extend the aperture effectively and improve detection probability.Because of the augment of the transmission loss,the detected range has the trend of decline with the increase of frequency under the same target source level.The synthesized array could improve the space gain by nearly 7 dB and SNR is increased by about 5 dB.The detected range is enhanced to nearly 2 km under the condition of 108-118 dB of the target source level for AUV system in measurement interval of nearly 1 s.     

基于标签多贝努利多传感器组网目标跟踪算法

随着电磁环境的日益复杂, 强干扰和高杂波带来的目标低检测概率问题日益突出, 给探测系统准确估计监测区域内目标个数以及目标状态带来了新的挑战。针对低检测概率问题, 提出随机有限集框架下基于标签多贝努利(labelled multi-Bernoulli, LMB)多传感器组网目标跟踪算法。该算法首次将LMB框架应用到不同探测范围的多传感器组网目标跟踪场景中, 实现了多目标跟踪目标数和相应状态稳定估计。仿真结果表明, 所提方法不仅能在低检测概率条件下获得目标稳定的航迹估计, 及时捕捉目标新生、消亡等事件, 还能有效叠加不同传感器不同探测范围, 充分发挥多传感器优势。     

直接数据域空时自适应单脉冲方法

机载雷达空时自适应处理(space time adaptive processing,STAP)与单脉冲技术相结合可以实现对运动目标空、时参数的估计。然而,在非均匀环境下,由于同分布快拍数有限,杂波协方差矩阵难以准确估计,常常导致STAP方法性能急剧下降甚至失效,进而无法有效实现目标检测和参数估计。本文提出一种直接数据域的动目标空时参数估计方法,该方法首先应用幅相估计谱(amplitude and phase estimation,APES)谱估计由被检测单元数据估计出杂波干扰协方差矩阵,然后利用STAP技术抑制杂波和干扰,并结合单脉冲理论实现对目标角度和多普勒频率的估计。仿真结果表明,与传统单脉冲方法相比,新方法具有自适应抑制杂波干扰的能力和更好的估计性能;同时由于无需参考数据,该方法更适应于非均匀环境。     

基于势概率假设密度滤波器的不可分辨目标跟踪算法

根据有限集统计方法,推导得到了可适用于不可分辨目标跟踪问题的势概率假设密度（cardinalized probability hypothesis density, CPHD）滤波器。类似传统的点目标CPHD滤波器,该不可分辨目标CPHD滤波器不仅可以递推地传递多目标状态集合的一阶统计矩,还可以传递多目标个数（即势）的概率分布。蒙特卡罗仿真实验表明,相比Mahler提出的不可分辨目标PHD滤波器,所提出的不可分辨目标CPHD滤波器具有更加精确和稳定的多目标个数和状态估计,但它的计算量要大于不可分辨目标PHD滤波器。     

侦察卫星星座目标发现概率与最大访问间隔分析

以区域内特定目标的搜索为背景,分析侦察卫星对某地面区域内运动目标的探测类型和搜索方式,并建立目标发现概率与单星探测概率和星座最大访问时间间隔的关系模型。分别以大型舰船和飞机为探测目标,对光学侦察、电子侦察和雷达侦察等三种类型侦察卫星星座的技术性能指标和作战性能指标之间的关系进行了仿真分析。     

一种改进的OTHR自适应海杂波抑制方法

海杂波抑制严重限制天波超视距雷达(over the horizon radar, OTHR)系统对低速舰船目标检测能力的主要原因之一。针对自适应海杂波抑制方法中当杂波与目标多普勒频率接近时存在目标谱峰分裂或目标谱峰偏移的问题,提出一种采用运动目标显示（moving targetindication, MTI）与基于特征值分解的自适应杂波抑制相结合的改进的特征值分解（modified eigen value decomposition, MEVD）海杂波抑制方法。该方法通过MTI滤波器抑制目标谱峰内杂波,之后通过自适应抑制方法抑制其他杂波,具有同时抑制一阶和高阶海杂波的能力,提高了目标信杂噪比,有助于提高OTHR对舰船目标的检测性能。理论分析、仿真实验和实测数据处理结果均验证了MEVD方法的有效性。     

地面运动目标的多UAV协同搜索方法

对地面运动目标的搜索是无人机(unmanned aerial vehicle, UAV)航路规划的重要研究内容之一,受目标运动的影响,传统的垂线扫描搜索方法对速度较大的运动目标搜索能力不足。为了提升对运动目标的搜索效率,提出多无人机(multi-unmanned aerial vehicle, multi-UAV)并排回寻式搜索方法,以回寻速度与推进距离为参数构建了协同搜索数学模型,搜索效率须在搜索速率和发现概率2个指标之间权衡,通过对模型参数进行优化,得出不同应用场景下的最优搜索方案。仿真结果表明:与垂线扫描搜索法相比,在相同的发现概率下,该方法允许目标的运动速度更快;在目标运动速度相同时,目标发现概率更高。在算例的飞行条件下,目标发现概率比垂线扫描法提高约15个百分点。     

基于ET-GMPHD算法的编队目标跟踪方法

针对低检测环境下编队目标的跟踪问题,提出了一种基于扩展目标高斯混合概率假设密度(extended target Gaussian mix probability hypothesis density, ET-GMPHD)算法的编队目标跟踪方法。首先,保留修剪掉高斯项的同时将其外推,用Jensen-Shannon(JS)散度衡量下一时刻状态估计值与外推值间的相似程度,并以此反映是否有目标丢失,保证真实目标不被修剪,解决了因目标漏检导致跟踪结果不准确的问题。其次,结合循环阈值聚合法得到编队整体的状态估计,消除了估计状态集合中状态值过多造成的影响。最后,仿真实验表明,该方法能够在检测概率极低的情况下进行有效跟踪,并具有良好的跟踪性能。     

基于ET-GMPHD算法的编队目标跟踪方法

针对低检测环境下编队目标的跟踪问题,提出了一种基于扩展目标高斯混合概率假设密度(extended target Gaussian mix probability hypothesis density, ET-GMPHD)算法的编队目标跟踪方法。首先,保留修剪掉高斯项的同时将其外推,用Jensen-Shannon(JS)散度衡量下一时刻状态估计值与外推值间的相似程度,并以此反映是否有目标丢失,保证真实目标不被修剪,解决了因目标漏检导致跟踪结果不准确的问题。其次,结合循环阈值聚合法得到编队整体的状态估计,消除了估计状态集合中状态值过多造成的影响。最后,仿真实验表明,该方法能够在检测概率极低的情况下进行有效跟踪,并具有良好的跟踪性能。     

基于跟踪信息的多帧联合检测方法

传统多帧联合检测方法针对搜索阶段进行设计, 由于无任何目标信息, 需要采用较高的检测门限以降低虚警数量。然而, 一旦成功建航, 目标存在性已确定, 可利用目标跟踪信息调整多帧联合检测策略, 以提升微弱目标检测能力。基于上述考虑, 本文提出了一种基于跟踪信息的多帧联合检测方法。首先利用当前时刻跟踪信息建立预测波门, 然后设定较低的单帧检测门限保障微弱目标信号的高概率检测, 最后在航迹恒虚警约束下调整多帧联合检测门限, 从而完成航迹维持和撤销。仿真实验表明所提方法可有效提高目标检测概率和跟踪维持概率。     

探测系统对飞行器的发现时间和发现距离问题研究

飞行器一雷达探测系统遭遇时,对应于给定发现概率的发现时间和发现距离是双方共同关心的问题.文章以此为出发点,提出了这些参数的求解思路和方法,并对干扰目标存在时的相应情况进行了研究,算例表明了本文方法的正确性.     

雷达低空目标俯仰角偏轴测量的C2算法研究

由于多径信号的干扰,单脉冲比幅测角体制的雷达在对低空目标俯仰角测量时,会带来很大的偏差。应用多目标分辨算法(C2算法),对其在某相控阵雷达系统中低空目标俯仰角偏轴跟踪测量性能进行了分析和仿真,为雷达系统的设计提供依据。通过对不同场景下的仿真结果分析,表明该算法具有比较优良的抗多径干扰性能,可以提高俯仰角的测量精度,该算法运算比较简单,适宜应用于单脉冲比幅测角体制雷达低空目标俯仰角的实时跟踪测量。