基于跟踪反馈的雷达目标检测方法研究

【摘要】：船舶导航雷达的主要任务包括检测目标以及测量距离、方位、航速、航向等数据,最终为驾驶员提供可能威胁到本船的其它船舶或障碍物的位置和运动信息,从而实现避碰。本文对提高船用雷达目标检测性能进行研究,核心思想既是利用跟踪环节的信息反馈到检测环节中。其中对于起伏目标,采取局部降低检测门限的方法;对于机动目标,采取利用跟踪信息里的目标机动性扩大检测区域及相关区域的方法,主要包括两部分的内容:(1)针对信噪比较低的起伏目标,利用跟踪信息提高检测性能。对于已经跟踪的目标,由于起伏可能使目标的信噪比降低,从而在检测中丢失目标。本文针对这种情况,根据反馈的跟踪信息,以目标的预测出现位置为中心设定一个检测窗口,并在窗口内局部降低门限后再检测,使目标的发现概率提高并且虚警概率不会明显上升。但是针对这种算法,传统的发现概率和虚警概率并不足以描述算法性能的好坏。因此本文针对这一算法提出全局虚警概率,整体平均虚警概率,窗口内虚警概率,多帧平均窗口内虚警概率的概念,并分别推导出这些概念的计算公式,最后设计仿真实验验证公式结果。同时针对检测窗口的扩大以及在检测窗口内降低局部门限,由于降低门限和扩大窗口都会对检测性能造成影响,比如降低门限会使杂波更容易被检测成目标,增加虚警概率;扩大窗口会使其他航迹的目标或者更多的杂波进入本目标的检测窗口中,影响真实目标的检测。所以,当修正这两个参数的同时,必须设置一个限制条件使这些影响降到可接受范围。本文针对这一情况,提出窗口内虚假目标概率的概念,并且针对不同检测方法推导出虚假目标概率的计算公式,最后设计仿真实验验证公式的准确性。(2)考虑到海面上的真实目标一般都是既有起伏又有机动,因此本文针对起伏且机动目标,在前述的固定大小检测窗口的基础上,提出了基于目标机动概率调整检测窗口大小以及窗口内门限大小的方法,将检测窗口大小,检测窗口内门限与目标机动性联系起来。并利用卡尔曼滤波器推导出目标机动概率的具体计算公式。最后将这一方法运用到目标检测的算法上,并通过设计仿真实验验证算法的合理性。