CN109085555B - 一种基于多通道特征的假目标抑制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于多通道特征的假目标抑制方法，所述假目标抑制方法包括：获取雷达回波的和通道、方位差通道、俯仰差通道和保护通道的频谱；获取目标在和通道频谱上的位置，所述位置为距离门和频率门；获取所述位置在保护通道频谱中对应的功率PGuard‑1，并根据所述功率功率PGuard‑1得到判断功率PGuard‑2，比较所述判断功率PGuard‑2与所述位置对应的和通道上的功率PSum‑1的大小，若前者小于后者，则目标为主瓣目标，不匿隐，反之目标则被匿隐；获取所述位置在方位差通道和俯仰差通道中对应的功率PAz‑1和PEl‑1，若PSum‑1＞K1*PAz‑1且PSum‑1＞K1*PEl‑1，则目标角度测量值可信，反之则不可信，其中K1为判决系数。本发明的方法能够有效抑制测角失真导致的虚假目标。

Description

一种基于多通道特征的假目标抑制方法
技术领域
本发明属于雷达控制技术领域，尤其涉及一种基于多通道特征的假目标抑制方法。
背景技术
近年来随着机载有源相控雷达的在飞机平台上的使用，传统雷达罩和相关配套设备上的设计技术和方法被移植到相控阵平台。然而，装机平台外围设备无法完全适应有源相控雷达的超大带宽要求，匹配一致性较差；引入了雷达天线阵面的幅相不平衡，和差器断面的高频相位差，导致天线差方向图零深电平抬高，从而引起目标测角失真、和差通道目标增益失常等新问题，尤其对强回波目标影响更甚。目标回波测量值失真导致目标航迹关联成功率下降，关联失败的“剩余测量”将导致虚假目标的产生。传统的机载火控雷达抑制虚假目标技术，例如恒虚警率(CFAR)、旁瓣匿隐技术，却无法解决由配套设备而引入的上述问题。
雷达罩壳体(以雷达罩为例)具有复杂的空气动力学外形，雷达天线辐射到雷达罩各处的射频信号在不同的入射角和极化角会有不同的电压传输系数和入射相位延迟，以至于产生不同的相位差，同时其还与频点相关。而现代相控阵雷达工作带宽不断拓展，难以短时间内通过校准或传统的方法消除各个频点和入射角的高频相位差，进而避免零深电平的抬高带来的测角失真。因此，需要发明一种能够解决由装机平台外围设备一致性差引起的假目标抑制方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于多通道特征的假目标抑制方法，以解决由于机载外部配套设备(如雷达罩)引入的高频相位差、差通道零深电平抬高，致使雷达测角失真，造成目标测量偏离真实值，跟踪关联后航迹分裂或形成虚假航迹的问题
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于多通道特征的假目标抑制方法，所述假目标抑制方法包括：
获取雷达回波的和通道、方位差通道、俯仰差通道和保护通道的频谱；
获取目标在和通道频谱上的位置，所述位置为距离门和频率门；
获取所述位置在保护通道频谱中对应的功率PGuard-1，并根据所述功率功率PGuard-1得到判断功率PGuard-2，比较所述判断功率PGuard-2与所述位置对应的和通道上的功率PSum-1的大小，若前者小于后者，则目标为主瓣目标，不匿隐，反之目标则被匿隐；
获取所述位置在方位差通道和俯仰差通道中对应的功率PAz-1和PEl-1，若PSum-1＞K1*PAz-1且PSum-1＞K1*PEl-1，则目标角度测量值可信，反之则不可信，其中K1为判决系数。
进一步的，所述判定功率PGuard-2＝K*PGuard-1，其中，K为隐匿系数。
进一步的，所述隐匿系数一般取1。
进一步的，所述判决系数K1取值方法为：
当角误差<0.5°，判决系数K1＝1.2；
当0.5°≤角误差≤1°，K1＝1；
当1°≤角误差≤2°，K1＝0.5；
当角误差>2，K1＝1。
本发明提出的基于多通道特征的假目标抑制方法能够有效抑制测角失真导致的虚假目标，本发明能够剔除测角失真的回波测量，达到避免目标航迹分裂，抑制虚假航迹的目的。
本发明的方法相对于现有技术的来说：
(1)与传统方法相比，不增加繁复的不同入射角和频点相位误差测量校准的环节，降低了方法的复杂度，提高了实时性；
(2)与传统方法相比，能够判别出雷达测量回波的角度信息是否可靠，剔除不可信测量；
(3)与传统方法相比，能够抑制由雷达罩等外围配套设备一致性差引入的虚假目标。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
图1为高频相移与零值深度关系示意图；
图2为零深电平与角误差关系示意图；
图3为零深电平变化与目标测角示意图；
图4为发明的假目标抑制方法流程图。
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。
如图1所示的由外部结构引入的高频相移与零值深度关系示意图，零值深度随高频相移的增大而增大，斜率逐渐降低。
由于雷达罩等外部结构和电器因素(和差方向图幅相不平衡，在和差器端面引入高频相移)，导致和差方向图在某些扫描角度下不对称，将引起零深电平抬高，增益失常。当雷达天线波束的等强信号轴指向目标时，差信号幅度相对于和信号幅度的归一化数值D为零深电平，一般用dB数表示。机载PD(脉冲)雷达天线的零深电平一般优于-30dB。
零深电平的抬高将导致测角失真，如果目标回波太强，超出差斜率线性区间，则将导致测角严重失真。通过简要阐述零深电平抬高量值、目标偏角与测角误差的内在关系，进一步说明问题。
零值深度定义如下：
D＝20lg(1.885sin(Φ)) (1)
式中，D为零值深度，Φ为高频相移。
图2所示的零深电平与雷达测角误差的关系，零深电平随着角误差增大而增大，斜率逐渐增大。
机载有源相控阵火控雷达一般采用相位和差单脉冲测角。相位和差单脉冲利用两个空间上分开天线(左右方位差阵面，上下俯仰差阵面)接收信号的相位差，以确定目标偏离波束指向角的大小，并通过形成和、差波束实现差信号归一化以判别目标位置偏离波束指向的方向。
通过差通道与和通道信号的比值对差信号进行归一化处理可得：
Figure GDA0001871178250000041
Figure GDA0001871178250000042
式中，u为角误差信号；λ为波长，取0.03m；d为天线电口径的一半，仿真时取0.3m；
Figure GDA0001871178250000043
为差通道与和通道信号的比值。
由以上参数及表达式可得图2关系曲线。
图2中为不同目标偏角θ分别取0°、0.4°、0.8°、1.2°和1.6°时零深电平与测角误差的关系，可以看出随着零深电平的抬高，角误差迅速增大，测角误差会超过1°。当机载雷达进入跟踪状态后，角位置通常在零值附近调整，零深电平抬高将会增大雷达在零值附近测量角误差，恶化雷达的角跟踪性能。
对于空间中某目标，当和差方向图不对称的波束照射目标时，零值深度的抬高会导致测角失真，对于强回波目标，甚至会出现不满足和差幅相关系的情况，此时的测角误差严重失真。
如图3所示的零深正常与异常情况下的目标测角示意图，从图3中可以看到，零深电平变化对目标在不同波位引起的测角变化。图3a中的和差方向图对称，零深电平大于-30dB。图3b中的和差方向图不对称，零深电平明显抬高，零深电平不足-30dB。对于空间某位置目标，当波束在不同扫描时刻t1与t2进行空域搜索时，目标将分别出现再A与B位置，目标与波束相对位置也在图3中进行了标注。对于零深正常的波束，A与B位置目标测角精度满足要求(一般不超过0.5°)，可以实现与该目标跟踪航迹的正常关联更新；对于零深抬高的波束(尤其当和差方向图失衡严重时)，A时刻的目标回波角度测量信息超差严重，无法与该目标的已有航迹关联，这将导致在该目标角度附近建立一条伴随虚假目标航迹，也称作目标分裂航迹。
为了解决上述问题，本发明提出了一种基于多通道特征的假目标抑制方法，其实现步骤如下，如图4所示：
步骤1：接收雷达回波数据后，完成各个通道校准、相参积累等处理，得到和通道、方位差通道、俯仰差通道、保护通道四通道的频谱图PSum、PAz、PEl、PGuard；
步骤2：恒虚警(CFAR)目标检测。
选用邻近单元平均恒虚警检测器计算检测门限，保证虚警概率的前提下，在和通道回波频谱上，检测目标得到目标在频谱上的距离门和频率门的位置(Nr,Nf)；
步骤3：提取保护通道的目标特征，进行旁瓣匿隐处理，剔除旁瓣方向进入的目标。
提取保护通道频谱目标所在位置(Nr,Nf)的功率值PGuard-1，比较和通道的功率值PSum-1＞PGuard-2时，则该目标为主瓣目标，反之则该目标为旁瓣进入，目标被匿隐。
其中，判断功率PGuard-1＝K*PGuard-1，K为隐匿系数，通常情况下隐匿系数K取1。
步骤4：对主瓣目标进行和通道/方位差通道/俯仰差通道的多通道功率特性判决。
分别提取方位差通道和俯仰差通道的目标特征功率PAz-1、PEl-1，分别比较在上述距离门和频率门(Nr,Nf)条件下的PSum-1＞K1*PAz-1、PSum-1＞K1*PEl-1若能同时满足，则判定目标角度测量值可信，否则判定该目标角度测量值不可信，跟踪系统无法用于航迹更新与关联。
其中，K1为判决系数，判决系数判决系数K1取值方法遵循以下规则：
当角误差<0.5°，判决系数K1＝1.2；
当0.5°≤角误差≤1°，K1＝1；
当1°≤角误差≤2°，K1＝0.5；
当角误差>2，K1＝1。
在某实施中，载机地速为204m/s，载机高度为6000m，雷达方位角为20°，俯仰角为-0.88°，波长为0.0291m。
对雷达接收到的回波进行处理，得到和通道频谱信息。对频谱进行CFAR处理后，检测到目标后进行保护通道匿隐判决，第一步判决通过后，进行和/方位/俯仰差功率特性的判决，差通道与和通道中的目标功率比值关系小于
Figure GDA0001871178250000071
判断检测出的目标不可信，该目标回波的角度测量值已由于和差通道不对称或零深电平抬高而超差严重，无法用于该目标的已有航迹的更新，避免了后续航迹的分裂或虚假航迹的建立。
本发明提出的基于多通道特征的假目标抑制方法能够有效抑制测角失真导致的虚假目标，本发明能够剔除测角失真的回波测量，达到避免目标航迹分裂，抑制虚假航迹的目的。
本发明的方法相对于现有技术的来说：
(1)与传统方法相比，不增加繁复的不同入射角和频点相位误差测量校准的环节，降低了方法的复杂度，提高了实时性；
(2)与传统方法相比，能够判别出雷达测量回波的角度信息是否可靠，剔除不可信测量；
(3)与传统方法相比，能够抑制由雷达罩等外围配套设备一致性差引入的虚假目标。
以上所述，仅为本发明的最优具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (2)

1.一种基于多通道特征的假目标抑制方法，其特征在于，所述假目标抑制方法包括：
获取雷达回波的和通道、方位差通道、俯仰差通道和保护通道的频谱；
获取目标在和通道频谱上的位置，所述位置为距离门和频率门；
获取所述位置在保护通道频谱中对应的功率PGuard-1，并根据所述功率PGuard-1得到判断功率PGuard-2，判断功率PGuard-2＝K*PGuard-1，其中，K为隐匿系数，比较所述判断功率PGuard-2与所述位置对应的和通道上的功率PSum-1的大小，若前者小于后者，则目标为主瓣目标，不匿隐，反之目标则被匿隐；
获取所述位置在方位差通道和俯仰差通道中对应的功率PAz-1和PEl-1，若PSum-1＞K1*PAz-1且PSum-1＞K1*PEl-1，则目标角度测量值可信，反之则不可信，其中K1为判决系数，所述判决系数K1满足如下要求：
当角误差<0.5°，判决系数K1＝1.2；
当0.5°≤角误差≤1°，K1＝1；
当1°≤角误差≤2°，K1＝0.5；
当角误差>2，K1＝1。
2.根据权利要求1所述的基于多通道特征的假目标抑制方法，其特征在于，所述隐匿系数取1。
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