天波OTHR多目标检测跟踪方法研究

发布时间：2017-10-08 15:16

  本文关键词：天波OTHR多目标检测跟踪方法研究

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【摘要】：天波超视距雷达(OTHR)利用电离层对电磁波的传播实现超视距探测,因其拥有特殊的工作频段和特殊的工作方式,使其具有探测距离很远、超视距探测、反隐身和抗电磁干扰能力强等特点,是实现远程预警最为经济、有效的手段,具有重要的战略预警价值。天波OTHR的多目标检测跟踪主要是针对战略武器,但在实际应用中,天波超视距雷达雷达受电离层污染、多径效应的存在以及强海杂波干扰,使得目标检测面临着弱目标、多目标、低信噪比、强污染等比较苛刻的应用环境,对目标检测造成了很大的挑战。首先,采用恒虚警(CFAR)检测技术在多普勒频域上对目标进行检测,保证在目标存在情况未知时的检测性能。CFAR检测器的前提是掌握背景环境的分布特性,因此本文在检测之前对实测数据进行分布拟合,拟合结果为对数正态和韦布尔分布,提出了迭代剔除log-t CFAR检测算法,能够在非均匀且海杂波能量占优的多普勒速度谱上实现对目标的检测,应用该算法设计VC++程序界面,对大量的实测数据进行检测分析,能够一次性将检测的所有量测值进行输出,为后端的跟踪提供一个很好的检测平台。其次,由于天波超视距雷达接收回波数据是由电离层介质的传播的,当电离层的状态发生快变时,会对回波产生快相径污染,导致海杂波一阶Bragg峰分裂成多个尖峰且可分辨时,呈类多目标状,无法判断它是真目标还是快相径污染的谱,在检测时候会输出大量量测值,与真目标产生混淆。本文用高阶模糊函数(HAF)在对多目标和快相径调制作用时谱结构存在差异的机理,对真伪目标进行判别。最后,由于天波雷达存在多径效应,使得多个目标状态量测之间存在大量的不确定性关系,传统跟踪用的数据关联算法将导致数据计算量大,求解复杂,提出应用概率假设密度(PHD)算法于天波OTHR的多目标的跟踪上,结合目标的运动方程和天波雷达的量测方程,给出了PHD粒子滤波目标跟踪仿真验证。
【关键词】：天波超视距雷达 恒虚警检测 分布拟合 迭代剔除log-t CFAR检测 PHD粒子滤波
【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】：TN958.93
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-17
• 1.1 课题的研究背景和意义9-10
• 1.2 国内外研究现状及分析10-15
• 1.2.1 天波OTHR多目标检测研究现状10-13
• 1.2.2 天波OTHR多目标跟踪研究现状13-15
• 1.3 主要研究内容15-17
• 第2章 雷达目标CFAR检测技术17-34
• 2.1 引言17
• 2.2 雷达信号检测理论17-21
• 2.2.1 假设检验与N-P准则18-19
• 2.2.2 恒虚警检测原理19-21
• 2.3 OTHR海杂波分布特性21-28
• 2.3.1 瑞利分布21-22
• 2.3.2 对数正态分布22-23
• 2.3.3 韦布尔分布23-24
• 2.3.4 实测OTHR数据分布的拟合24-28
• 2.4 均值类ML-CFAR检测器28-33
• 2.4.1 CA-CFAR检测器29-30
• 2.4.2 GO-CFAR、SO-CFAR检测器30-31
• 2.4.3 仿真分析31-33
• 2.5 本章小节33-34
• 第3章 OTHR目标检测的实现34-62
• 3.1 引言34
• 3.2 实测OTHR雷达的回波谱34-42
• 3.2.1 回波数据预处理34-37
• 3.2.2 多普勒速度谱数据分布37-42
• 3.3 韦布尔与对数正态分布下的CFAR检测42-53
• 3.3.1 Log-t CFAR检测器42-43
• 3.3.2 Log-t CFAR检测结果分析43-47
• 3.3.3 迭代剔除log-t CFAR检测器47-48
• 3.3.4 迭代剔除log-t CFAR检测结果分析48-50
• 3.3.5 VC++数据处理与展示平台50-53
• 3.4 多目标的真伪判别方法53-61
• 3.4.1 多目标的真伪判断准则53-54
• 3.4.2 高阶瞬时矩和高阶模糊函数54-56
• 3.4.3 仿真与实测数据对比验证56-61
• 3.5 本章小结61-62
• 第4章 多目标PHD粒子滤波跟踪62-75
• 4.1 引言62
• 4.2 天波超视距雷达的目标模型62-64
• 4.2.1 目标的状态模型62-63
• 4.2.2 雷达的测量模型63-64
• 4.3 PHD滤波算法原理64-70
• 4.3.1 PHD滤波算法64-66
• 4.3.2 PHD算法方法及步骤66-67
• 4.3.3 PHD算法的执行过程67-70
• 4.4 PHD滤波跟踪算法的仿真70-74
• 4.4.1 多目标状态值和量测值的仿真70-72
• 4.4.2 多目标PHD滤波跟踪仿真实现72-74
• 4.5 本章小结74-75
• 结论75-76
• 参考文献76-80
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果80-82
• 致谢82

【相似文献】

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1 刘永真;天波OTHR多目标检测跟踪方法研究[D];哈尔滨工业大学;2016年

2 林桐;分布式舰载地波OTHR阵列重构技术研究[D];哈尔滨工业大学;2013年

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本文编号：994746