地面情报雷达点迹过滤技术探究范文

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摘要：在雷达扫描过程中，由于受到外部环境的影响，实际回波中总是混杂着噪声、杂波和各类干扰，这些杂波和干扰信号被雷达检测和提取后，形成虚假点迹，如果不进行处理，将会大大提高形成虚假航迹的概率，严重影响雷达的探测性能。本文所述点迹过滤技术是通过提取真假目标点迹的归一化幅度、距离展宽、方位展宽等特征信息，然后对得到的每个目标点迹计算风险系数，根据风险系数判别目标的真假性，进而剔除虚假点迹，并进行计算仿真。最后利用该方法对外场实录数据进行处理测试，结果表明实测结果与仿真结果一致。

关键词：虚假点迹；点迹过滤；真假目标

1引言

地面情报雷达一般也称作地面监视雷达或地面警戒雷达，主要用作国土防空和空中交通管制，多采用边搜索边跟踪体制，能同时对一定仰角和一定距离、360°全方位范围内的目标进行探测跟踪。探测过程中，由于地面反射、通讯基站、广播电台等的影响，回波中总是混杂着机内噪声、地物杂波和各类干扰，从而形成虚假点迹。虚假点迹包括噪声虚警、杂波剩余及干扰所形成的点迹，它们具有随机特性。雷达的目标提取器不仅能检测、录取真实目标的点迹数据，同时也能录取虚假目标的点迹数据，这些真假目标的点迹会一起被上报到雷达终端显示器中，这不仅加大了计算机的处理量，而且也不利于目标航迹的跟踪。剔除虚假点迹主要通过雷达的信号处理系统完成，例如采用旁瓣相消、动目标显示（MTI）、动目标检测（MTD）、恒虚警（CFAR）检测、杂波图等处理方法。另外，也可以依据真假目标点迹分布特性的不同对目标点迹进行判别，形成点迹过滤的准则，本文主要针对点迹过滤技术进行研究。

2点迹过滤

点迹过滤主要是利用雷达回波点迹的不同特征参数信息，计算出点迹的风险系数（0到1之间），然后据此剔除一些虚假点迹。基本措施是对提取的目标点迹的各个特征两两组合，然后求出该特征组合下的似然概率，最后对所有特征组合下的似然概率加权求和，得出用于判别点迹真假的风险系数。为了计算目标真假性的似然概率，雷达首先识别和标识出所有真假目标样本的点迹。然后对真假目标的点迹，提取有用的特征信息，分别计算点迹每个特征对应的均值和标准差。接下来把真假点迹的特征进行组合（如(X,Y)，X,Y代表特征信息）放在同一坐标系中。

3计算仿真

上节所述特征组合的选择，一般取决于雷达类型、工作模式、杂波环境及干扰类型等。本章我们提取的目标三个特征参数信息是：目标点迹的归一化幅度、距离展宽、方位展宽，它们对应的均值和标准差见表1。

3.1仿真结果

（1）利用上述真假目标判别的求解步骤，对照图1给出一种特征组合下的似然概率划分图。（2）本仿真T=0.9，由第2章可知，假目标的风险系数应为R假>0.9，真目标的风险系数应为R真≤0.9。下面取3组α值，分析真假目标判别的性能。1.当α=0.1时，各取100组真、假目标的特征信息。α=0.1时真假目标判别的正确率为P0.1=(97+79)/200%=88%。部分假目标点迹的风险系数并不满足判别条件，真目标点迹的风险系数基本上都满足判别条件。因此，得出的结果会把一些假目标的点迹判别为真目标，把少许真目标的点迹判别为假目标。2.当α=0.5时，各取100组真、假目标的特征信息。3.当α=0.9时，各取100组真、假目标的特征信息。

4实测数据处理结果

在上述理论仿真的基础上，进行了实测数据处理验证。通过对某雷达实测回波信号进行脉压、多普勒滤波、CFAR及杂波图检测等处理得到目标点迹，进而通过对比二次雷达信息选取出真、假目标点迹作为训练样本，分别得到真、假目标各个特征的均值、标准差。对未知点迹采用第2章所述算法计算风险系数，对高风险点迹进行过滤，基本处理流程如图7所示。目标点迹凝聚处理的过程在电子工业出版社出版的《雷达信号处理和数据处理技术》一书中有详细描述，本文不再赘述。目标的原始点迹经凝聚处理后，已获得唯一的距离、方位估计值。同时，在进行上述凝聚的过程中，分别提取点迹在距离、方位上的展宽特性。经过点迹凝聚处理已得到点迹的距离、方位、幅度及距离展宽、方位展宽等信息，紧接着对得到的点迹计算其风险系数。本次实测数据处理中，所设风险门限T=0.9，不同α值时的判别结果如下：（1）α=0.1的判别结果对上图所示点迹进行统计：点迹过滤前有21021个点迹，点迹过滤后有8057个点迹（α=0.1）。由此可以发现第2章所述点迹过滤算法取得了一定的点迹剔除效果。同时可以发现，对于区域A，原始点迹中被虚假点迹掩盖住的真目标航迹，经过点迹过滤处理后显性的出现在视野中。当然，对于区域B，也可以发现点迹过滤后，部分真目标点迹被判错。通过对比二次雷达提供的航迹信息，真实目标的判别正确率约为87.56%。

5结论

通过对比上述不同α值时实测点迹过滤结果可以发现，一方面随着α值的增大，真目标判别的正确率逐渐增大；但是，另一方面随着α值的增大，剔除的虚假点迹个数也逐渐减少，所得结果与第3章的仿真结果一致。工程应用中，应根据实际情况选择合适的α值，以达到预期的效果。

参考文献

[1]吴顺君,梅晓春等编著.雷达信号处理和数据处理技术[M].北京:电子工业出版社,2008.

[2]MerrillI.Skolnik主编,王军等译.雷达手册[M].（第二版中译本）北京:电子工业出版社,2003.

[3]丁鹭飞,耿富录编著.雷达原理[M].（第三版）西安电子科技大学出版社,2014.

[4]Mark.A.Richards著，邢孟道等译.雷达信号处理基础[M].北京:电子工业出版社,2008.

作者：官林海