多普勒雷達傳感器信息盲區(qū)跟蹤方法

摘 要 在多普勒雷達傳感器的實際運用中，多普勒雷達傳感器信息盲區(qū)的存在讓雷達對于盲區(qū)內(nèi)的目標(biāo)定位不準(zhǔn)確，很容易造成目標(biāo)連續(xù)跟蹤的中斷。針對這種問題提出多普勒雷達傳感器信息盲區(qū)跟蹤方法研究，在對于多普勒雷達傳感器信息盲區(qū)跟蹤原理與信息盲區(qū)問題分析，結(jié)合多普勒雷達與紅外融合跟蹤算法，能夠針對復(fù)雜場景進行進一步的研究，提高了多普勒雷達傳感器的精準(zhǔn)程度。

【關(guān)鍵詞】雷達傳感器 信息盲區(qū) 跟蹤方法

多普勒雷達主要是利用多普勒效應(yīng)，在強雜波背景下能夠很好的對目標(biāo)進行檢查，并且有著很好的低空探測性能，對于有效的提高預(yù)警、空中格斗以及低空突防等能力。但是由于多勒普雷達在體系上的單一運通原理和距離、速度等缺陷，導(dǎo)致多普勒雷達傳感器信息盲區(qū)的存在，對處在多普勒盲區(qū)內(nèi)的目標(biāo)跟蹤容易出現(xiàn)跟蹤中斷或重新起批的問題。對于多勒普雷達傳感器的盲區(qū)跟蹤服務(wù)中，提出一種全新的雷達與紅外線傳感器數(shù)據(jù)融合方式，多普勒目標(biāo)定位不準(zhǔn)確，很容易造成目標(biāo)連續(xù)跟蹤的中斷，并且在探測效率上有著很大的提升空間。

1 多普勒雷達傳感器信息盲區(qū)跟蹤原理

在針對多普勒雷達盲區(qū)目標(biāo)跟蹤問題中，采取運動模擬的跟蹤方式對目標(biāo)的運動狀態(tài)約束形成一個針對運動模型關(guān)聯(lián)測試航跡的假設(shè)模型。并且在這種假設(shè)上，在采用多模型結(jié)構(gòu)中讓目標(biāo)模型運動匹配實現(xiàn)，并且實現(xiàn)對多普勒雷達盲區(qū)內(nèi)目標(biāo)的連續(xù)跟蹤。多普勒雷達傳感器與目標(biāo)如果不能夠產(chǎn)生信號反應(yīng)，將成為多普勒雷達傳感器無法實現(xiàn)目標(biāo)連續(xù)跟蹤的主要原因。雷達和紅外線傳感器相結(jié)合的跟蹤方法來實現(xiàn)多普勒雷達傳感器盲區(qū)目標(biāo)的連續(xù)跟蹤。

2 多普勒雷達傳感器信息盲區(qū)問題分析

通過建立目標(biāo)探測模型的方式，如圖1所示。

假設(shè)載機以均速A水平飛行，雷達天線的β，方位角為γ，波束寬度為Ω；目標(biāo)處于雷達波速內(nèi)，目標(biāo)飛行速度為A1，飛行方向與X軸夾角為η；在不同的目標(biāo)和雷達之間通過不同相對運動的預(yù)測，雷達能夠探測不同的回波頻譜。在目標(biāo)回波頻率處在高度法在波頻譜范圍內(nèi)的情況下，通過仿真實驗來對多普勒盲區(qū)航跡中航行和重新起飛的問題說明：雷達載機在直線勻速運動的情況下，初始位置——70km，10km，飛行速度——240m/s，目標(biāo)航跡與載機間呈60°夾角，盲區(qū)速度為30m/s，雷達數(shù)據(jù)幀率為10。仿真結(jié)果如圖2所示。

在圖2中多普勒盲區(qū)由黑色加粗部分表示，通過圖3與上述能夠看出，兩者在相對的相對速度與多普勒盲區(qū)門限速度之間會有很大的差距。在多普勒盲區(qū)中，對于目標(biāo)跟蹤的中斷后，雷達對于同一目標(biāo)會進行重新起批。所以在對于目標(biāo)的探測中多普勒盲區(qū)的存在會對探測質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。

3 多普勒雷達與紅外融合跟蹤算法

在對于多普勒雷達傳感器盲區(qū)跟蹤的實驗和算法中，戰(zhàn)斗機需要采取機動措施進行轉(zhuǎn)彎，在這種無法獲取目標(biāo)的情況下，需要使用紅外線傳感器來進行目標(biāo)角度信息獲取。

3.1 目標(biāo)運動模型

在針對戰(zhàn)斗機的多普勒盲區(qū)跟蹤問題研究開展中，對于常規(guī)的雷達探測可以采取機動措施來進行規(guī)避。在雷達無法獲取目標(biāo)信息的情況下，紅外線雷達傳感器實現(xiàn)了連續(xù)跟蹤的可能性。

3.2 融合算法

在多普勒雷達傳感器信息盲區(qū)融合算法的過程總共分為盲區(qū)前、盲區(qū)內(nèi)和盲區(qū)后三部分。

3.2.1 盲區(qū)前

進入盲區(qū)前，目標(biāo)能夠被紅外線和雷達同時探測到，對雷達和紅外線進行數(shù)據(jù)測量，估計出目標(biāo)運動軌跡。

3.2.2 盲區(qū)內(nèi)

目標(biāo)在進行轉(zhuǎn)彎進入雷達盲區(qū)后，利用紅外線傳感器進行角度信息測量，利用交叉定位法，實現(xiàn)目標(biāo)位置的預(yù)測。

3.2.3 盲區(qū)后

目標(biāo)進入盲區(qū)后，通過對于雷達探測目標(biāo)與航跡相關(guān)聯(lián)，實現(xiàn)目標(biāo)的連續(xù)跟蹤工作。

4 試驗結(jié)論

為了驗證多勒普雷達傳感器信息盲區(qū)跟蹤方法的可行性，通過方針試驗來進行評估。仿真模型為：雷達載機在直線勻速運動的情況下，初始位置——10 km，10km，飛行速度——250m/s，目標(biāo)起始位置——100 km， 80km，飛行速度為200m/s，目標(biāo)航跡與載機間呈60°夾角，盲區(qū)速度為30m/s，雷達數(shù)據(jù)幀率為10。當(dāng)雷達轉(zhuǎn)載機與目標(biāo)飛行方形接近正交的時候，目標(biāo)就會進入多勒普盲區(qū)，在這種情況下，雷達不能探測到目標(biāo)，那么需要對于紅外線傳感器獲取到目標(biāo)方位。結(jié)果表明，雷達與紅外線傳感器在多普勒雷達傳感器的融合方法具有實際可行性。

5 結(jié)束語

在多普勒雷達傳感器信息盲區(qū)跟蹤方法的研究中，針對盲區(qū)目標(biāo)的出現(xiàn)和起批問題進行研究。并提出一種將雷達與紅外傳感器相結(jié)合的方式。首先通過雷達與紅外線傳感器獲得目標(biāo)方位信息，實現(xiàn)盲區(qū)內(nèi)對于目標(biāo)的連續(xù)跟蹤和定位。在針對多勒普雷達傳感器信息盲區(qū)的跟蹤方法中，能夠針對復(fù)雜場景進行進一步的研究，提高了多普勒雷達傳感器的精準(zhǔn)程度。

參考文獻

[1]張雅雯，胡士強.低空目標(biāo)的雷達/可見光協(xié)同監(jiān)視跟蹤方法研究[J].計算機工程與應(yīng)用，2017.

作者簡介

楊湘（1988-），女，江蘇省南京市人。碩士學(xué)位。助理工程師。研究方向為多普勒雷達。

作者單位

江蘇金陵機械制造總廠 江蘇省南京市 210000