[发明专利]一种基于自适应波束RDT的船载地波雷达目标检测方法

说明书

本发明公开了一种船载地波雷达检测跟踪一体化中波束RDT数据的调整和修补方法，涉及船载地波雷达目标探测领域，基本步骤为：固定波束RDT首帧构建与预处理；疑似目标分类与初始波束确定；综合姿态信息判别目标是否处于探测区域；RDT波束动态确定；RDT修补；DP‑TBD目标一体化探测；多波束目标结果融合。本发明充分利用船载地波雷达多波束数据，基于目标方位信息和平台的姿态信息，自适应的构造波束RDT三维数据。结合目标自身运动和船载平台艏向的变化，在目标一体化探测过程中动态的调整波束RDT数据，提高目标信噪比；对于艏向变化导致的目标信号丢失问题，本发明提出了RDT数据修补方法，可以持续目标一体化探测过程，实现船载地波雷达对目标长时间的稳定跟踪，提高船载地波雷达目标探测性能。

技术领域

本发明涉及船载地波雷达目标探测领域，尤其涉及一种船载地波雷达波束RDT自适应构建的检测跟踪一体化方法。

背景技术

高频地波雷达(HFSWR)利用垂直极化的电磁波(3-30MHz)绕海面传播衰减小的特点，可以实现对海上目标的大范围、超视距的连续监测，实时提供运动目标的位置、航速航向等信息。相较于传统的岸基地波雷达，船载地波雷达机动灵活，进一步扩大了对海洋监测的范围，在海上权益维护、海上交通管理等领域具有广泛的应用价值。在地波雷达目标探测方法中，检测跟踪一体化方法，是将检测扩展到时间维度上，不对单帧的回波数据做目标有无的判别，而是通过累积多帧数据提高目标信噪比，最终同时完成目标检测和航迹跟踪，进一步提高紧凑型地波雷达中弱目标信号的检测性能。

距离-多普勒-时间(Range-Doppler-Time，RDT)三维数据的构建是地波雷达目标检测跟踪一体化的关键步骤。目前，现有的船载地波雷达目标检测跟踪一体化方法在构建RDT数据时，通常使用单通道回波信息或多通道的简单平均信息，而这些信息中目标的信噪比通常较低，不利于对弱目标的检测跟踪，对多通道数据进行波束合成得到的波束数据具有更高的信噪比，可以用来更好的检测跟踪目标。但是，对于船载地波雷达，船载平台在浪流等海洋动力环境要素影响下，平台艏向在短时间内会出现剧烈的变化，引起雷达探测区域的变化，加剧目标在雷达坐标中方位的变化，出现较短时间内目标跨多个波束，甚至出现某一些目标被移出雷达探测区域的情况。此时，按照传统方法构建的RDT中，移出雷达探测区域的目标在一段时间内缺失有效的回波信号，导致针对该目标的检测跟踪一体化无法继续进行，进而引起目标航迹断裂或丢失。

本发明提出了一种船载地波雷达目标检测跟踪一体化方法，充分利用目标方位信息和船载平台姿态信息，同时在多波束RDT数据中开展一体化探测。在一体化探测中自适应的动态调整波束RDT数据，提高一体化探测中目标的信噪比和检测性能，同时，针对由于平台艏向剧烈变化导致目标信号暂时丢失的问题，提出了RDT数据修补方法，保持对相关目标的一体化探测过程，实现对其持续稳定的跟踪。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种基于自适应波束RDT构建的船载地波雷达目标检测跟踪一体化方法，在多波束RDT数据中开展一体化探测。充分利用雷达多通道数据、目标方位信息以及平台的姿态信息，解决船载平台艏向剧烈变化情况下目标信号能量低、信号缺失导致的航迹断裂、丢失问题，实现对目标的持续稳定跟踪，提高船载地波雷达目标探测性能。

(二)技术方案

本发明包含以下步骤：

(1)固定波束RDT构建与首帧预处理

获取船载雷达的多通道时域数据和船载平台的姿态数据，姿态数据包括平台航速v_p(k)，平台艏向雷达主轴角度rs_p(k)等。其中，k表示第几帧数据，k＝1，2，3，...，K，K表示数据总帧数。