一種基于相控陣體制雷達的目標多模式跟蹤方法技術

本發明專利技術涉及一種基于相控陣體制雷達的目標多模式跟蹤方法，主要應用于雷達系統的目標跟蹤。本發明專利技術利用相控陣雷達跟蹤任務波束參數可實時編排的特點，設置了若干種典型的目標跟蹤模式，根據目標跟蹤質量，目標的回波強弱，目標的機動性和目標周圍的雜波態勢，跟蹤過程中的受干擾情況，自適應的選擇匹配的模式進行跟蹤，本方法能提高目標的跟蹤穩定度，節省雷達資源。本發明專利技術在雷達目標跟蹤領域具有廣闊的應用前景。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于相控陣雷達目標跟蹤技術，特別涉及一種基于相控陣體制雷達的目標多模式跟蹤方法。
技術介紹
針對傳統雷達發射波形與環境無關，在發射過程中沒有利用任何接收到的信息反饋到發射端，每次發射都是重復同樣的波形，沒有根據獲取的信息改變發射波形，以實現和環境的最優匹配等問題。SimonHaykin教授于2006年，提出了認知雷達的概念。傳統雷達通常采用固定的發射信號，在接收端的對收到的回波進行自適應處理，以及通過濾波算法的設計來提高性能。由于雷達對目標的跟蹤性能在很大程度上取決于發射的波形，對于日益復雜的戰場環境及密集雜波、多目標背景等挑戰，發射波形固定，當環境發生變化時，緊靠接收端的自適應已難以獲得理想的效果。雷達通過對當前環境的電磁態勢的收集和分析，利用相應目標的運動信息，周圍的態勢，雜波情況自適應調整系統的接收和發射，使用最適合的系統配置(包括頻率、信號形式、發射功率、信號處理方式等)，匹配外部的環境和目標狀態，提升探測性能。基于相控陣體制的雷達，能夠在微秒至百微秒級進行波束指向改變和波形捷變，支持波束的實時控制，具有高度的自適應能力和靈活性。當前的硬件技術水平已為實現雷達系統發射端的自適應提供了良好的基礎。此外，雷達對電磁環境的認知、推理能力，使得其能更有效的應對復雜的電磁環境以及各種電子對抗。傳統雷達的目標跟蹤采用相同的跟蹤模式，對資源造成了浪費，還容易跟蹤不穩定性。本專利技術設計了一種基于相控陣體制雷達的目標多模式跟蹤方法。對雷達目標跟蹤的國內外的研究主要集中在波形優化設計上，對于目標的多模式跟蹤，目前在國內外尚未見相關報道。該方法根據目標的運動狀態，雜波環境，目標位置實時選擇最匹配的模型進行跟蹤，能夠節省雷達資源，提高跟蹤的穩定性，在雷達、偵測、電子戰等領域具有很好的應用前景。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種基于相控陣體制雷達的目標多模式跟蹤方法。實現本專利技術目的的技術解決方案為：首先對目標的回波進行信噪比和信雜比估計，如果信號的回波較弱，估算其信噪比，計算其需要的脈沖積累數，安排多脈沖進行跟蹤積累。其次根據跟蹤濾波的殘差，確定其下次跟蹤的波束大小，若波束覆蓋范圍太小，則目標發生機動，則會跑出波束的覆蓋區，造成目標丟失?？紤]到工程的實現，采用三種大小的波門。在剛開始建航時采用大波門。穩定跟蹤時采用小波門，失跟捕獲時采用中波門。根據目標所在的距離，判決其采用和波束跟蹤，還是和差波束跟蹤，以保證目標的測角精度。根據干擾情況，若受干擾，則發射相位編碼信號，否則發射線性調頻信號，干擾情況來源于目標方位的干擾源側向。根據目標的威脅度，判斷是采用TAS跟蹤還是TWS跟蹤，TWS跟蹤不消耗資源，利用搜索波束完成對目標的跟蹤。根據目標的雜波情況，采用MTD技術抗雜波。通過雜波圖和快門限，聯合判決雜波的干擾情況。本專利技術與現有技術相比，其顯著優點為，采用匹配的模式進行跟蹤，增加了資源的有效利用率，增加了目標的跟蹤穩定性。且其工程實現簡單，便于在裝備上推廣應用。下面結合附圖對本專利技術作進一步詳細描述。附圖說明圖1是一種基于相控陣體制雷達的目標多模式跟蹤方法的實現框圖。具體實施方式多模式跟蹤主要由雷達任務調度模塊完成，任務調度模塊實時接收目標的航跡信息，干擾源信息，接收雜波圖和快門限信息等，根據收到信息判決本次對目標的跟蹤照射哪種跟蹤模型。建立跟蹤模式庫。模型庫中存放6種跟蹤模型，對于每次的跟蹤波束駐留申請，從模模型庫中選擇相應的模式。計算相關的參數，距離，確定周期等等。本專利技術具體實施步驟如下，參見圖1。①任務調度模塊接收已經建立航跡的目標的跟蹤請求。收到請求后，從目標航跡庫中找到該目標的航跡，提取目標的航跡信息，讀取目標的速度、航向、距離、方位、仰角、航跡質量、跟蹤濾波殘差等。②根據目標的方位和仰角，從干擾源檢測設備中讀取干擾源信息，確定改方向是否受干擾，如果受干擾，則讀取干擾的頻點信息，干擾功率等。③根據目標的距離，方位、仰角讀取雜波圖中，目標所在的位置是否存在雜波，如果存在則讀取雜波的強度分布。④根據跟蹤的殘差和航跡質量，以及目標的距離，計算出目標需要的波門大小。⑤根據以上參數確定目標跟蹤的波束駐留的模式。具體的選擇策略如下：a)TWS模跟蹤。通過搜索波束維持對目標跟蹤，對非重點目標有效，例如對海面大型目標，遠距離空中目標以及我方目標式；b)高精度跟蹤。通過和差波束測角，解決目標跟蹤角精度問題；c)高能量跟蹤。通過多脈沖積累，增加信噪比，解決目標在雜波區飛行時的雜波干擾問題；d)高穩定度跟蹤。通過加密跟蹤，增加數據率，解決目標機動時跟蹤丟點問題；e)抗干擾跟蹤。通過頻率捷變，使用四相編碼波形，解決敵方主動干擾問題。⑥針對每種模式，計算波束控制參數，形成波束執行參數控制表，將執行參數表與其他任務一起發送給波控執行。⑦發射波束收到目標回波，對目標進行跟蹤濾波。⑧更新目標的姿態和航跡信息。⑨更新周圍環境態勢。⑩提出下次的目標跟蹤請求。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于相控陣體制雷達的目標多模式跟蹤方法，其主要特征在于：根據目標的回波強弱、運動態勢、雜波環境、受干擾情況信息，結合資源使用的有效性和跟蹤的穩定性兩項原則，自適應地選取匹配的跟蹤模式對目標進行跟蹤探測，跟蹤模式分為TWS模式跟蹤、高穩定模式跟蹤、高能量模式跟蹤、高精度模式跟蹤、抗雜波模式跟蹤和抗干擾模式跟蹤，模式的選擇的方法和流程如下：1)首先對目標屬性判斷，如果是非重點目標則采用TWS模式跟蹤；2)根據目標的回波的幅度值和雷達的噪聲慢門限的比值計算出目標的信噪比，如果信噪比低則采用高能量模式跟蹤；3)利用Kalman濾波器對目標進行跟蹤濾波，計算目標的跟蹤殘差，如果殘差過大則采用高穩定模式跟蹤；4)根據目標的仰角和距離，計算目標的高度，如果目標處在低空，則采用高精度模式跟蹤；利用雜波圖估計出目標周圍的雜波強度，通過目標的幅度值與雜波的強度比得出目標的信雜比，如果信雜比不高則采用抗雜波模式跟蹤；5)利用偵察通道判斷目標方向是否受到了有源干擾，受到有源干擾則選擇抗干擾模式跟蹤。

【技術特征摘要】
1.一種基于相控陣體制雷達的目標多模式跟蹤方法，其主要特征在于：根據目標的回波強弱、運動態勢、雜波環境、受干擾情況信息，結合資源使用的有效性和跟蹤的穩定性兩項原則，自適應地選取匹配的跟蹤模式對目標進行跟蹤探測，跟蹤模式分為TWS模式跟蹤、高穩定模式跟蹤、高能量模式跟蹤、高精度模式跟蹤、抗雜波模式跟蹤和抗干擾模式跟蹤，模式的選擇的方法和流程如下：1)首先對目標屬性判斷，如果是非重點目標則采用TWS模式跟蹤；2)根據目標的回波的幅度值和雷達的噪聲慢...

【專利技術屬性】
技術研發人員：李紀三，黃孝鵬，
申請(專利權)人：中國船舶重工集團公司第七二四研究所，
類型：發明
國別省市：江蘇;32