论文摘要：雷达弹道目标数据处理若干问题研究

雷达弹道目标数据处理若干问题研究摘 要相控阵雷达是重要的信息获取装置，雷达弹道目标跟踪、时间资源受限情况下的资源调度以及干噪比自动快速估算是雷达弹道目标数据处理的重要问题，并直接为目标截获、跟踪、预报、分类、识别以及抗干扰等提供强有力的依据。本文深入研究了上述三个问题，主要研究内容如下：1.提出了阵列雷达量测无偏、一致转换跟踪滤波方法，着重研究了电扫描雷达方向余弦量测转换非线性问题。已经发展的适合于机械扫描雷达的极坐标和球坐标非线性量测转换处理方法不适合电扫描阵列雷达方向余弦坐标系量测。方向余弦坐标系量测转换非线性问题国外学者正在研究，但直到目前为此未见到相关文献。本文独立推导并给出方向余弦坐标系量测转换误差的均值及其方差，提出了一种新的Dcos-to-Cartican（方向余弦到直角坐标）转换量测无偏、一致目标跟踪方法，简称CMKFDcos，解决了电扫描阵列雷达量测转换非线性问题，这是本文的创造性贡献之一。进行了两方面的仿真和分析来验证提出方法的性能，一是通过固定点考察了提出的量测转换误差均值与方差的一致性，二是考察了量测转换误差均值、方差与变化时间的跟踪滤波器的相互作用，给出了CMKFDcos跟踪匀速运动目标的闭环跟踪性能，并与EKF、CMKFL进行了比较。仿真结果和分析表明CMKFDcos的良好的跟踪性能和一致性能对各种量测精度、各距离段及阵列雷达的广泛工作区域均成立，明显优于EKF和CMKFL，并且计算量适中，因此算法适合应用在横向距离量测误差相比距离误差显著增大的阵列雷达系统，而CMKFL其一致性仅成立于近距离、量测精度非常狭窄的范围, EKF 是完全不一致的。2.研究了弹道目标运动模型及非线性跟踪方法。建立了弹道目标运动微分方程和离散时间弹道目标运动模型；重点分析了非线性函数近似和矩近似两类跟踪滤波器，通过处理雷达方向余弦坐标量测数据，仿真分析了5种非线性滤波器跟踪弹道目标的性能，从一致性、精度和可信度三方面考察本文提出的CMKFDcos方法的跟踪性能，仿真结果和分析表明1）CMKFDcos跟踪弹道目标的性能明显优于EKF和CMKFL，而计算复杂度并没有增加；2）在非线性严重的场景UF性能变差，包括一致性、精度和可信度，体现了UF的场景依赖特点；3）一般非线性场景CMKFDcos与UF性能相当而非线性严重场景CMKFDcos性能仍然良好并且优于UF，其原因是本文提出的CMKFDcos对电扫描雷达方向余弦量测转换非线性高斯输入的近似是有效的，并且不存在场景依赖问题，同时计算量比UF少得多。3.对时间资源紧张的固态有源阵列雷达多事件调度问题，提出了一种基于事件优先级、并综合考虑优先级、截止期和时间窗三个任务参数的调度方法，对均匀照射要求严格的成像事件引入专用队列，实现了对任务的优先级和时间紧迫程度二者的兼顾；进行了典型场景的仿真试验，验证了提出的调度方法对于时间资源紧张的阵列雷达多事件调度的适应性，并且计算量适中。4.独特地从空间干扰源及其散射体的概念出发，分析并指出主动雷达进行被动跟踪时，干扰源散射体的散射功率从旁瓣进入接收机，是影响跟踪精度的主要“噪声功率”，分别给出了跟踪主瓣接收的干扰源干扰功率和跟踪旁瓣接收的干扰源散射体的散射功率计算公式，重点分析了干扰源若干空间以外搜索波束接收的干扰功率的特点，提出了一种用搜索波束接收的干扰功率代替不容易计算的跟踪旁瓣接收的散射功率来估算干噪比的新方法，分析和试验结果表明这种代替和估计是正确和合理的。该项研究内容适用于跟踪弹道目标的阵列雷达干噪比估算，而且也适用于跟踪空气动力学目标的电扫描类型雷达干噪比估算，只是在弹道目标情况下，这种估算必须自动、快速完成，因此更有意义。

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