[发明专利]三维空间中高超声速弱目标RAE‑HT‑TBD积累检测方法

说明书

技术领域

本发明属于雷达目标检测领域，用于解决三维空间中高超声速弱目标的检测问题。

背景技术

在对临近空间目标的预警探测研究中，一方面临近空间飞行器所具有的高超声速特性使其可在两小时内对全球任意目标实施打击；另一方面，临近空间飞行器高超声速运动所产生的激波等离子体会使得目标的雷达反射截面积发生严重衰减，导致目标回波十分微弱，从而使目标获得较强的隐身性能，进一步加大了雷达探测难度。临近空间飞行器的以上两点特性使得现有的预警系统很难对其进行有效拦截。因此，研究临近空间高超声速弱目标的检测跟踪问题对于增强国家空天安全具有重要意义。

基于Hough的检测前跟踪(HT-TBD)是一种检测强杂波环境下微弱目标的有效技术，具有对随机噪声鲁棒性强、对目标位置不确定性及局部缺损不敏感等优点，在雷达探测领域得以广泛应用。TBD采用多帧数据批处理的思想，对多个采样周期数据进行非相参积累，提高了目标航迹信噪比，避免了传统单帧门限检测方法可能导致的目标潜在有用信息的丢失问题。目前，针对三维空间目标检测的HT-TBD积累检测方法主要采用直接变换法以及投影映射法两种方式：由于三维空间直线至少需要四个参数进行解析表示，因此直接进行三维Hough变换对应的参数空间至少是四维空间，高维参数空间产生很大计算负担，不利于工程实际应用；投影映射方法将三维点迹投影至xyz坐标系下的多个直角坐标平面进行二维Hough变换并通过融合各平面检测结果得到最终三维检测航迹，降维映射处理虽然减小了计算量，但是此种投影方式存在两个主要缺陷：一方面，这种投影变换机制极易在各直角坐标平面积累噪声，从而产生信噪比损失，并且信噪比损失随着观测区域的增大近似呈对数增加；另一方面，对于远距离临近空间目标，这种投影变换机制会产生距离量测与角度量测的耦合问题，即使角度量测误差很小，也会导致较大横向误差。例如，设雷达测角误差为0.2°，目标径向距离为600km，则目标横向误差标准差可达2.1km，根据高斯误差分布定律中的3σ准则，目标横向误差最大可达6.3km，使得利用直角坐标平面Hough变换难以实现对临近空间远距离目标的有效检测。因此，本发明提出一种三维空间中高超声速弱目标RAE-HT-TBD积累检测方法，在保证优良检测性能的同时具有较小计算量，可以适用于工程应用。

发明内容

本发明的目的是利用三级降维分解的方式逐级完成点迹筛选，提出一种三维空间中高超声速弱目标RAE-HT-TBD积累检测方法，通过依次在径向距离(Range)-时间平面、方位角(Azimuth)-时间平面、仰角(Elevation)-时间平面内的二维Hough变换可以解决临近空间内对于三维位置量测高超声速弱目标检测过程所具有的计算量大、检测概率低的问题。

本发明提出的三维空间中高超声速弱目标RAE-HT-TBD积累检测方法，其特征在于，包括以下技术措施：

步骤一、在一个较高的虚警率P_fa下设置初始门限η₁，只保留功率超过门限的点迹，删除其余点迹，从而过滤掉大部分无关量测以消除部分杂波影响，得到过门限后的量测数据，包含量测点的距离、方位、时间和能量信息，设定其初始门限为：

η₁＝-ln(P_fa)

接下来，将进行基于Hough变换的三重点迹筛选，由于各级点迹筛选的流程类似，下面将仅以第一级点迹筛选为例说明本发明提出的方法。

其中，较高的虚警率P_fa是指10^-1量级。

步骤二、对于投影映射到距离-时间平面的点迹进行规格化处理：由于此时距离-时间平面中横纵坐标量级相差悬殊，会使得量级较小一维数据信息丢失，无法实现对目标的有效检测，因此需要求得下式所示的规格化系数μ，并得到规格化后的r-t数据(t,r/μ)：

其中，[lg(|r_max/t_max|)]表示大于lg(|r_max/t_max|)的最小整数，r_max,t_max分别表示r与t中的最大值。