[发明专利]基于相控阵雷达系统的压缩传感-检测前跟踪方法

说明书

技术领域

本发明涉及雷达信号处理技术领域，特别涉及一种基于相控阵雷达系统的压缩传感-检测前跟踪方法。

背景技术

检测前跟踪(TBD)算法应用未设门限的测量值同时进行检测和跟踪目标。TBD算法要求通过处理连续扫描中的没有设置门限的测量值来检测目标和跟踪目标轨迹。然而，TBD算法的计算复杂度大大的高于传统的跟踪算法。

在最近的几年里，TBD算法已经广泛应用于雷达系统。在文献[1]中，连续时间、连续振幅信号被离散化来反映覆盖范围的功能区分和距离选通操作，并且用一个像Viterbi的跟踪算法来进行一个广义的似然比检验(GLRT)。在文献[2]中，作者对时间-空间自适应处理(STAP)雷达提出了一系列TBD策略。基于一个GLRT和特别的程序，可以得到用于两个不同场景(等效的协方差矩阵和非等效的协方差矩阵)的探测器。基于空间-时间数据，文献[3]提出来了许多新的针对自适应检测和跟踪的算法。总之，TBD技术的主要问题是，在很大的非线性范围内，测量值由目标的状态决定。解决这非线性滤波问题的一个可能方法是使用粒子滤波。一个可供选择的方案是离散目标状态空间。

大量基于压缩传感的方法已经用于雷达系统，这些方法从比传统测量方法更少的测量值中恢复目标场景。在文献[4]中，结果表明压缩传感在接收端能够消除对匹配的滤波器的需求，并且有减少所需样品频率的潜力。在探地雷达(GPR)的环境里，文献[5]介绍了一个基于压缩传感的数据采集和成像算法。在空间中，通过使用目标的稀疏性，TBD算法能够用比标准的反向投影方法更少的测量值产生更加锐化的目标空间图像。文献[6]把目标在时间-频率平面的稀疏性应用于雷达方面。最近，文献[7,8]介绍了另外的传感矩阵H并且通过对以奈奎斯特频率采样的直接数据进行非适应、线性投影，进一步压缩了接收到的信号。文献[7]则最优化了传输的波形以减少传感矩阵和基础矩阵间的相关性。而文献[8]单独地、同时地介绍了最优化传输波形和传感矩阵的方法，以减少不同目标响应间的交叉关联。然而，这些方法都没提到附加传感矩阵的硬件实现，这种硬件实现是非常复杂和昂贵的。

参考文献：

[1]S.Buzzi,M.Lops,L.Venturino,Track-before-detect procedures for early detection of moving target from airborne radars,IEEE Transaction on Aerospace and Electronic Systems.41(3）(2005）937-954.

[2]D.Orlando,L.Venturino,M.Lops,G.Ricci,Track-before-detect strategies for STAP radars,IEEE Transactions on Signal Processing.58(2）(2010）933-938.

[3]D.Orlando,G.Ricci,Y.Bar-Shalom,Track-before-detect algorithms for targets with kinematic constraints,IEEE Transaction on Aerospace and Electronic Systems.47(3）(2011）1837-1849.

[4]R.Baraniuk,P.Steeghs,Compressive radar imaging,Proc.Radar Conference.(2007）128-133.

[5]A.Gurbuz,J.McClellan,W.Scott,Compressive sensing for GPR imaging,Proc.41th Asilomar Conf.Signals,Syst.Comput.(2007）2223-2227.

[6]M.Herman,T.Strohmer,Compressed sensing radar,IEEE Transactions on Signal Processing.13(10）(2006）589-592.

[7]Y.Yu,A.Petropulu,H.Poor,Measurement matrix design for compressive sensing based MIMO radar,IEEE Transactions on Signal Processing.59(11）(2011）5338-5352.