CN106324591A - 一种基于相控阵体制雷达的目标多模式跟踪方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于相控阵体制雷达的目标多模式跟踪方法，主要应用于雷达系统的目标跟踪。本发明利用相控阵雷达跟踪任务波束参数可实时编排的特点，设置了若干种典型的目标跟踪模式，根据目标跟踪质量，目标的回波强弱，目标的机动性和目标周围的杂波态势，跟踪过程中的受干扰情况，自适应的选择匹配的模式进行跟踪，本方法能提高目标的跟踪稳定度，节省雷达资源。本发明在雷达目标跟踪领域具有广阔的应用前景。

Description

一种基于相控阵体制雷达的目标多模式跟踪方法

技术领域

本发明属于相控阵雷达目标跟踪技术，特别涉及一种基于相控阵体制雷达的目标多模式跟踪方法。

背景技术

针对传统雷达发射波形与环境无关，在发射过程中没有利用任何接收到的信息反馈到发射端，每次发射都是重复同样的波形，没有根据获取的信息改变发射波形，以实现和环境的最优匹配等问题。Simon Haykin教授于2006年，提出了认知雷达的概念。

传统雷达通常采用固定的发射信号，在接收端的对收到的回波进行自适应处理，以及通过滤波算法的设计来提高性能。由于雷达对目标的跟踪性能在很大程度上取决于发射的波形，对于日益复杂的战场环境及密集杂波、多目标背景等挑战，发射波形固定，当环境发生变化时，紧靠接收端的自适应已难以获得理想的效果。

雷达通过对当前环境的电磁态势的收集和分析，利用相应目标的运动信息，周围的态势，杂波情况自适应调整系统的接收和发射，使用最适合的系统配置(包括频率、信号形式、发射功率、信号处理方式等)，匹配外部的环境和目标状态，提升探测性能。

基于相控阵体制的雷达，能够在微秒至百微秒级进行波束指向改变和波形捷变，支持波束的实时控制，具有高度的自适应能力和灵活性。当前的硬件技术水平已为实现雷达系统发射端的自适应提供了良好的基础。此外，雷达对电磁环境的认知、推理能力，使得其能更有效的应对复杂的电磁环境以及各种电子对抗。

传统雷达的目标跟踪采用相同的跟踪模式，对资源造成了浪费，还容易跟踪不稳定性。本发明设计了一种基于相控阵体制雷达的目标多模式跟踪方法。对雷达目标跟踪的国内外的研究主要集中在波形优化设计上，对于目标的多模式跟踪，目前在国内外尚未见相关报道。该方法根据目标的运动状态，杂波环境，目标位置实时选择最匹配的模型进行跟踪，能够节省雷达资源，提高跟踪的稳定性，在雷达、侦测、电子战等领域具有很好的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于相控阵体制雷达的目标多模式跟踪方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：首先对目标的回波进行信噪比和信杂比估计，如果信号的回波较弱，估算其信噪比，计算其需要的脉冲积累数，安排多脉冲进行跟踪积累。其次根据跟踪滤波的残差，确定其下次跟踪的波束大小，若波束覆盖范围太小，则目标发生机动，则会跑出波束的覆盖区，造成目标丢失。考虑到工程的实现，采用三种大小的波门。在刚开始建航时采用大波门。稳定跟踪时采用小波门，失跟捕获时采用中波门。根据目标所在的距离，判决其采用和波束跟踪，还是和差波束跟踪，以保证目标的测角精度。根据干扰情况，若受干扰，则发射相位编码信号，否则发射线性调频信号，干扰情况来源于目标方位的干扰源侧向。根据目标的威胁度，判断是采用TAS跟踪还是TWS跟踪，TWS跟踪不消耗资源，利用搜索波束完成对目标的跟踪。根据目标的杂波情况，采用MTD技术抗杂波。通过杂波图和快门限，联合判决杂波的干扰情况。

本发明与现有技术相比，其显著优点为，采用匹配的模式进行跟踪，增加了资源的有效利用率，增加了目标的跟踪稳定性。且其工程实现简单，便于在装备上推广应用。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1是一种基于相控阵体制雷达的目标多模式跟踪方法的实现框图。

具体实施方式

多模式跟踪主要由雷达任务调度模块完成，任务调度模块实时接收目标的航迹信息，干扰源信息，接收杂波图和快门限信息等，根据收到信息判决本次对目标的跟踪照射哪种跟踪模型。建立跟踪模式库。模型库中存放6种跟踪模型，对于每次的跟踪波束驻留申请，从模模型库中选择相应的模式。计算相关的参数，距离，确定周期等等。

本发明具体实施步骤如下，参见图1。

①任务调度模块接收已经建立航迹的目标的跟踪请求。收到请求后，从目标航迹库中找到该目标的航迹，提取目标的航迹信息，读取目标的速度、航向、距离、方位、仰角、航迹质量、跟踪滤波残差等。

②根据目标的方位和仰角，从干扰源检测设备中读取干扰源信息，确定改方向是否受干扰，如果受干扰，则读取干扰的频点信息，干扰功率等。

③根据目标的距离，方位、仰角读取杂波图中，目标所在的位置是否存在杂波，如果存在则读取杂波的强度分布。

④根据跟踪的残差和航迹质量，以及目标的距离，计算出目标需要的波门大小。

⑤根据以上参数确定目标跟踪的波束驻留的模式。具体的选择策略如下：

a)TWS模跟踪。通过搜索波束维持对目标跟踪，对非重点目标有效，例如对海面大型目标，远距离空中目标以及我方目标式；

b)高精度跟踪。通过和差波束测角，解决目标跟踪角精度问题；

c)高能量跟踪。通过多脉冲积累，增加信噪比，解决目标在杂波区飞行时的杂波干扰问题；

d)高稳定度跟踪。通过加密跟踪，增加数据率，解决目标机动时跟踪丢点问题；

e)抗干扰跟踪。通过频率捷变，使用四相编码波形，解决敌方主动干扰问题。

⑥针对每种模式，计算波束控制参数，形成波束执行参数控制表，将执行参数表与其他任务一起发送给波控执行。

⑦发射波束收到目标回波，对目标进行跟踪滤波。

⑧更新目标的姿态和航迹信息。

⑨更新周围环境态势。

⑩提出下次的目标跟踪请求。

Claims (1)

1.一种基于相控阵体制雷达的目标多模式跟踪方法，其主要特征在于：根据目标的回波强弱、运动态势、杂波环境、受干扰情况信息，结合资源使用的有效性和跟踪的稳定性两项原则，自适应地选取匹配的跟踪模式对目标进行跟踪探测，跟踪模式分为TWS模式跟踪、高稳定模式跟踪、高能量模式跟踪、高精度模式跟踪、抗杂波模式跟踪和抗干扰模式跟踪，模式的选择的方法和流程如下：

1)首先对目标属性判断，如果是非重点目标则采用TWS模式跟踪；

2)根据目标的回波的幅度值和雷达的噪声慢门限的比值计算出目标的信噪比，如果信噪比低则采用高能量模式跟踪；

3)利用Kalman滤波器对目标进行跟踪滤波，计算目标的跟踪残差，如果残差过大则采用高稳定模式跟踪；

4)根据目标的仰角和距离，计算目标的高度，如果目标处在低空，则采用高精度模式跟踪；利用杂波图估计出目标周围的杂波强度，通过目标的幅度值与杂波的强度比得出目标的信杂比，如果信杂比不高则采用抗杂波模式跟踪；

5)利用侦察通道判断目标方向是否受到了有源干扰，受到有源干扰则选择抗干扰模式跟踪。