一種簡單的雷達目標識別算法

鄧建國++劉赟++薛鵬

摘 要本文介紹了一種適用于窄帶雷達的目標識別算法，利用目標的運動線速度和反射面積等參量，可在有限的范圍內對目標進行粗略分類識別，比如大目標、中目標、小目標；單兵、卡車、飛機類目標等。

【關鍵詞】雷達 目標分類 目標識別 信噪比

1 引言

雷達作為一種重要的目標探測和監視裝備，以其探測距離遠、受氣象條件影響小等優點成為對空中目標進行檢測、測距和跟蹤的最強有力工具。但是隨著武器裝備的發展，只具有探測和跟蹤功能的雷達已經不能滿足信息化戰爭的需要。對于雷達探測技術來說，雷達探測到的目標究竟是何種類型的目標，利用雷達所獲取的信息來推斷目標的身份和屬性，也就是雷達的目標識別功能，才是至關重要的。

2 雷達目標識別方法

隨著科學技術的發展， 武器性能的提高，對雷達目標識別提出了越來越高的要求。目前，目標識別作為雷達新的功能之一，已在諸如海情監控系統、彈道導彈防御系統、防空系統及地球物理、射電天文、氣象預報、埋地物探測等技術領域發揮出很大的威力。用于雷達目標識別的方法也有很多種，比如：根據目標運動軌跡的特征進行識別、目標回波幅度起伏特性識別法、根據多頻雷達回波幅度和相位進行識別、極點識別法、電磁瞬態響應一斜升響應識別法、目標極化特征識別法、波形綜合法和自適應識別波形綜合法、雷達成象技術、神經網絡在雷達目標分類機中的應用等等。目前國內現有的大多數防空雷達均為窄帶相干體制，其所能獲取的目標特征信號非常有限，因此，利用目標的頻譜調制和回波起伏特征，并結合雷達所能獲取的目標的空間坐標及運動參數如目標高度、速度、航跡等信息對目標進行識別是多年來我們一直致力研究的課題，本文利用上面所述的目標運動軌跡和目標回波幅度起伏等數學方法，結合工程實踐，提出了一種簡單可行的目標識別方法，用于指導窄帶相干體制雷達的目標分類識別。

3 數學方法介紹

空中目標對低分辨力雷達來講可以看作點目標，其運動過程中，目標回波的幅度和相位將隨目標對雷達的相對姿態的不同而變化，根據目標回波的幅度與相位的變化過程，判斷其形狀，對復雜信息數據進一步分析，可以判斷目標的運動情況。

空中目標的結構通常具有簡單、對稱的特點，對于一些簡單形體的空間目標如球體和圓柱體等，可以得到其雷達散射截面（RCS）隨姿態角變化的解析表達式。根據空間目標的RCS序列可以對空間目標進行識別和分類，可以對空間目標的姿態和尺寸進行估計。

雷達目標特征是雷達發射的電磁波與目標相互作用產生的各種信息，它載于目標散射回波之上，是雷達識別目標的主要信息來源。特征選擇及提取是雷達正確識別目標的基礎和關鍵，可以從目標的運動學特性、目標的光學特性和目標的電磁散射特性等多個方面進行分析，計算過程說明如下：

（1）先將信噪比歸一化，參與運算的參量有目標輸入輸出信噪比、雷達標定和工作所用脈寬比、標定與工作FFT點數比、標定和工作測量目標距離比、標定和工作使用功率比；

（2）啟動一階濾波器，獲取穩定的歸一化信噪比；

（3）利用信噪比和RCS的關系式求取目標RCS（雷達散射截面）；

（4）由RCS可以先判斷出大中小目標類型；

（5）利用目標信息求取目標瞬時運行線速度，啟動一階濾波器，求取穩定的線速度；

（6）利用目標RCS和線速度，聯合求解，判斷目標類型。

3.1 具體數學求解公式如下

（1）歸一化信噪比：

——信號處理目標信噪比，目標包絡和/噪聲電平；

，進行標定時所用脈寬；σ，工作時所用脈寬；

N——FFT點數；

R——目標距離；

Rmax——標定時目標距離（單兵開始距離）；

Pmax——最大功率（標定時使用功率）；

P——當前使用功率；

（2）歸一化信噪比獲取：

——本拍信噪比；

——上一拍信噪比；

α—— 濾波系數；取0.2；

（3）

σ1——單兵反射面積，按0.5m2計算；

——單兵標定時的信噪比；

——其它時間的信噪比；

（4）判斷大中小目標：

σ<2m2：小目標；

2<σ<15m2：中目標；

σ>15m2：大目標；

（5）求實時線速度：

初始速度：

從第二拍開始計算速度：

X，Y，Z ——目標大地直角坐標；

α—— 濾波系數；取0.2；

t1，t2——前兩拍時間；

（6）判目標類型：

σ<=2m2，V<= 4m/s：單兵類；

2<σ<=15m2，V>4m/s：中型卡車類；

σ>15m2，V>4m/s：重型卡車類；

2<σ<=15m2，V>40m/s：直升機類目標。

4 結論

上述方法結合了數學理論和工程實踐，我們在雷達的科研使用過程中做了大量的考核論證，準確率可以達到75%，所以，該方法是行之有效的，期待對相同體制雷達能有很好的指導作用。

參考文獻

[1]徐產興.雷達目標識別技術及其新進展[J].雷達與對抗，1994（02）：1-2.

[2]許小劍.防空雷達中的目標識別技術[J].系統工程與電子技術，1996（05）：45-50.

[3]王昊，金林，王國宏.雷達目標分類識別技術[J].中國電子科學研究院學報，2004（03）：27-33.

作者簡介

鄧建國（1977-），男，工程師。主要研究方向為雷達系統總體。

劉赟（1975-），女，工程師。主要研究方向為雷達系統總體。

薛鵬（1985-），男，工程師。主要研究方向為雷達系統總體。

作者單位

陜西黃河集團有限公司 陜西省西安市 710043