天波雷达数据预处理与数据关联技术研究

发布时间：2017-09-15 14:31

  本文关键词：天波雷达数据预处理与数据关联技术研究

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【摘要】：数据处理系统是雷达探测系统的重要组成部分,其处理性能直接影响着雷达系统整体的输出质量。天波超视距雷达(OTHR)在远距离探测、反隐身、早期预警方面具有独到的技术优势,具有很高的国防价值,但同时也面临着低数据率、低检测率、低量测精度与高虚警率等问题。本文为解决其中若干个主要问题提出了新的技术方法,并从工程应用的角度实现了其他模块的相关算法,构建了一套较为完整的OTHR目标跟踪系统,并对其进行了详细的性能分析。本文首先研究了OTHR探测条件下的目标运动模型与系统量测模型。基于典型目标在OTHR观测下的运动特点,本文给出了匀速直线运动目标的运动方程;同时依据OTHR平面量测模型给出了对应雷达坐标下的量测模型,并简要介绍了其与地面坐标系下量测模型的异同;最后结合目标运动方程与量测方程提出适用于OTHR的卡尔曼滤波器方程与初始化公式。其次,本文针对OTHR低检测率与高虚警率导致的杂波点迹占比较大,易导致虚假航迹起始率过高,目标航迹起始错误的问题,提出了一种基于多帧点迹运动信息的点迹滤波技术,该技术可将输入点迹进行质量划分,并最终将杂波点迹去除,大大提高了输入点迹质量。同时研究对比了两种航迹起始算法:修正逻辑法与修正Hough变换法,对其在OTHR环境下的航迹起始性能给出了量化结论。然后,本文分别对较为经典且具有较高工程实用价值的两种数据关联算法:联合概率数据关联算法(JPDA)与概率多假设数据关联算法(PMHT)进行了理论分析与仿真验证,着重研究了其在OTHR中的适用性。经过综合对比分析,本文认为JPDA算法在OTHR目标跟踪系统中适用性较强。最后,本文将点迹滤波、航迹起始与数据关联算法构建成一套具有较完整功能的OTHR目标跟踪系统,对其进行了仿真数据验证分析,结果表明该系统对OTHR典型目标具有较好的跟踪性能。
【关键词】：天波超视距雷达 目标跟踪 数据关联 点迹滤波
【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】：2016
【分类号】：TN957.52
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-16
• 1.1 研究的背景与意义9
• 1.2 国内外研究现状9-14
• 1.2.1 国外研究现状10-13
• 1.2.2 国内研究现状13-14
• 1.2.3 国内外文献综述简析14
• 1.3 本文的主要工作与内容安排14-16
• 第2章 目标跟踪系统模型16-29
• 2.1 引言16
• 2.2 目标运动模型16-17
• 2.3 系统量测模型17-21
• 2.3.1 系统量测方程17-18
• 2.3.2 天波超视距雷达平面量测模型18-21
• 2.4 天波探测环境下的卡尔曼滤波器21-22
• 2.4.1 卡尔曼滤波器流程21
• 2.4.2 卡尔曼滤波器初始化21-22
• 2.5 运动目标仿真实验与结果22-27
• 2.5.1 仿真参数22-25
• 2.5.2 仿真结果25-27
• 2.6 本章小结27-29
• 第3章 数据预处理与航迹起始29-51
• 3.1 引言29-30
• 3.2 点迹滤波30-36
• 3.2.1 点迹属性分析30-32
• 3.2.2 点迹滤波原理32-34
• 3.2.3 点迹滤波结果34-36
• 3.3 航迹起始36-49
• 3.3.1 修正逻辑法37-39
• 3.3.2 修正逻辑法起始航迹仿真39-43
• 3.3.3 修正Hough变换法43-46
• 3.3.4 修正Hough变换法仿真46-49
• 3.4 本章小结49-51
• 第4章 概率数据关联算法的实现与应用51-69
• 4.1 引言51
• 4.2 PDA算法原理与仿真51-56
• 4.3 JPDA算法56-62
• 4.3.1 JPDA算法原理56-58
• 4.3.2 JPDA算法仿真58-62
• 4.4 PMHT算法62-68
• 4.4.1 PMHT算法原理62-64
• 4.4.2 PMHT算法仿真64-68
• 4.5 本章小结68-69
• 第5章 跟踪系统整体仿真处理结果69-78
• 5.1 引言69-70
• 5.2 跟踪系统性能评价指标70-73
• 5.2.1 航迹起始成功率70
• 5.2.2 虚假航迹起始率70-71
• 5.2.3 航迹起始时延71-72
• 5.2.4 航迹跟踪精度72-73
• 5.2.5 航迹终结时延73
• 5.3 跟踪系统整体仿真与结果73-76
• 5.3.1 引入点迹滤波的航迹起始算法73-75
• 5.3.2 实测数据处理结果75-76
• 5.4 本章小结76-78
• 结论78-80
• 参考文献80-85
• 致谢85

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本文编号：857086