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基于空间栅格划分的协同探测系统检测算法研究

李帅  
【摘要】:现代科技战争中,采用协同探测系统是应对低截获目标的有效手段。通过在不同维度上采用空间分集、频率分集等技术可以有效的克服基于后向散射特性的隐身目标探测难的问题。现阶段采用协同探测系统检测与跟踪目标仍停留在理论探索阶段,如何在实际应用中实现该技术仍是一个难题。在理论研究阶段,很多学者对协同探测系统信号级联合检测技术做了大量研究,然而这些研究大多建立多站点雷达的各通道检测单元已经理想配准的假设之上。这个假设在实际应用中往往是不成立的。另外,协同探测系统的检测算法初步检测产生的结果往往由于多通道波束交叠产生很多虚假目标。在实际的工程应用中,需要对大型区域进行监视,考虑计算量因素,只能对空间进行粗略的栅格划分。出现目标后,则希望根据目标信息通过细粒度的栅格划分提高检测和跟踪精度。这种情况下如何实现目标跟踪、划定监视区域、确定栅格宽度都是需要解决的实际问题。本文针对以上问题,提出了一套包含信号预处理、目标检测、位置估计、目标跟踪的基于空间栅格划分的协同探测系统检测算法,具体如下:(1)针对协同探测系统多通道联合检测空时失配的问题,提出了基于数据对齐的检测单元配准准则。该准则在空间栅格宽度较小的场景中检测与位置估计精度均较高,计算量较小。(2)针对基于数据对齐的检测单元配准准则在空间栅格宽度较大的场景检测与位置估计性能下降的问题,提出了基于极值搜索的检测单元配准准则。该准则检测性能随栅格宽度增加导致的衰减极小,在栅格宽度较大场景中位置估计精度优于数据对齐准则。(3)针对多个通道检测单元重叠产生虚假目标的问题,研究了基于逻辑判决的虚假目标消除算法和基于Clean的虚假目标凝聚技术。在栅格宽度不远大于距离单元的情况下,两个方法的联合使用能够有效消除虚假目标。(4)针对大型监视区域难以通过离线空间栅格进行检测跟踪的问题,提出了基于动态空间栅格划分的目标检测跟踪算法。该方法在保持跟踪精度不变的条件下,降低了计算量。文中提出的计算方法都通过仿真进行了验证,证明了基于空间栅格划分的协同探测系统检测算法的有效性。


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