天波超视距雷达航迹起始算法研究

发布时间：2020-06-29 17:32

【摘要】：天波超视距雷达由于其独特的工作方式具有超远距离探测、隐身目标探测、超低空探测、多目标类型探测的优势。研究天波超视距雷达具有十分重要的战略意义。数据处理是天波超视距雷达系统的重要的组成部分之一,航迹起始是数据处理的关键步骤。特别是目前针对天波超视距雷达航迹起始的研究比较少,而天波雷达环境下的航迹起始面临低检测概率、低数据率、低量测精度和高虚警率的问题。因此天波超视距雷达的航迹起始算法具有深入研究的价值。本课题针对天波超视距雷达的特点,主要研究天波雷达探测环境中影响航迹起始算法性能的两个问题——检测概率低和杂波密度分布不均。通过对比分析现有的航迹起始算法的优劣并加以改进,最终提出一种天波超视距雷达的专用算法,并通过对仿真数据和实测数据的处理验证算法的性能。本文首先建立了天波超视距雷达探测条件下的目标运动模型和雷达量测模型。根据建立的几何量测模型推导了雷达坐标系和平面坐标系的转换公式,并通过仿真实验验证坐标转换公式的正确性。其次,通过仿真实验对比分析了卡尔曼滤波和粒子滤波的在已建立天波雷达跟踪模型下状态估计性能的优势与劣势。提出将RBPF滤波算法应用于已建立跟踪模型的状态估计的具体方法。然后,分别研究了低检测概率和非均匀分布杂波条件下的航迹起始算法。通过仿真实验对比了逻辑法、改进的RHT起始算法、基于并行流水的航迹起始算法、MHT算法在不同检测概率下的航迹起始性能。提出了一种MHT得分函数的改进方法,并通过仿真实验验证了改进的对算法性能的提升。建立了非均匀杂波分布的模型。针对非均匀分布杂波,提出了一种动态波门和一种基于综合相关度的航迹确认方法。最后,将动态波门和提出的航迹确认方法应用于改进得分函数的MHT算法,构成一种新的天波超视距雷达的专用航迹起始算法。通过对仿真数据和实测数据的处理对比该算法和两级Hough起始算法,发现该算法的起始性能更优。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN958.93
【图文】：

原理图,天波超视距雷达,原理图

OTHR 的作用距离可以不受地球曲率限制从而达到超视距探测的效果。OTHR 的探测原理如图1-1 所示。由于天波雷达特殊的工作频段和工作方式，相比于其他雷达有以下一些优势[1]:（1）探测距离非常远,探测范围非常大，电磁波不受地球曲率的影响达到超视距探测。（2）该雷达的探测目标类型十分丰富，可对探测范围内，地海表面和电离层之间的各个类型的目标进行预警。（3）由于高频电磁波特性和其“下视”探测方式，具有隐身目标探测能力。（4）不存在视距雷达的盲区，具备超低空探测的功能。（5）有很强的抗干扰能力和抗打击能力。这些优势使天波超视距雷达更适于早期预警与远程长时监控。图 1- 1 天波超视距雷达原理图对敌远程战略性突袭和打击力量的遏制与威慑，是 OTHR 战略预警的核心作用。远程战略性突袭和打击主要包括隐身飞机突破防空网、低空超低空突破防空网、航母编队。从上世纪九十年代至今，隐身飞行器发展迅速并得到大量应用。隐身飞机成为了突破防空网的首发打击力量，对常规地面雷达所组成的情报网构成极大的威胁。由于天波雷达利用高频电磁波进行探测，工作在短波波段，现有的吸波涂料大多针对厘米级波长，对天 OTHR 电波不起作用。同时

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【参考文献】