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多普勒雷达传感器信息盲区跟踪方法

    更新时间:2018-04-11 11:32:48 

摘 要 在多普勒雷达传感器的实际运用中,多普勒雷达传感器信息盲区的存在让雷达对于盲区内的目标定位不准确,很容易造成目标连续跟踪的中断。针对这种问题提出多普勒雷达传感器信息盲区跟踪方法研究,在对于多普勒雷达传感器信息盲区跟踪原理与信息盲区问题分析,结合多普勒雷达与红外融合跟踪算法,能够针对复杂场景进行进一步的研究,提高了多普勒雷达传感器的精准程度。

【关键词】雷达传感器 信息盲区 跟踪方法

多普勒雷达主要是利用多普勒效应,在强杂波背景下能够很好的对目标进行检查,并且有着很好的低空探测性能,对于有效的提高预警、空中格斗以及低空突防等能力。但是由于多勒普雷达在体系上的单一运通原理和距离、速度等缺陷,导致多普勒雷达传感器信息盲区的存在,对处在多普勒盲区内的目标跟踪容易出现跟踪中断或重新起批的问题。对于多勒普雷达传感器的盲区跟踪服务中,提出一种全新的雷达与红外线传感器数据融合方式,多普勒目标定位不准确,很容易造成目标连续跟踪的中断,并且在探测效率上有着很大的提升空间。

1 多普勒雷达传感器信息盲区跟踪原理

在针对多普勒雷达盲区目标跟踪问题中,采取运动模拟的跟踪方式对目标的运动状态约束形成一个针对运动模型关联测试航迹的假设模型。并且在这种假设上,在采用多模型结构中让目标模型运动匹配实现,并且实现对多普勒雷达盲区内目标的连续跟踪。多普勒雷达传感器与目标如果不能够产生信号反应,将成为多普勒雷达传感器无法实现目标连续跟踪的主要原因。雷达和红外线传感器相结合的跟踪方法来实现多普勒雷达传感器盲区目标的连续跟踪。

2 多普勒雷达传感器信息盲区问题分析

通过建立目标探测模型的方式,如图1所示。

假设载机以均速A水平飞行,雷达天线的β,方位角为γ,波束宽度为Ω;目标处于雷达波速内,目标飞行速度为A1,飞行方向与X轴夹角为η;在不同的目标和雷达之间通过不同相对运动的预测,雷达能够探测不同的回波频谱。在目标回波频率处在高度法在波频谱范围内的情况下,通过仿真实验来对多普勒盲区航迹中航行和重新起飞的问题说明:雷达载机在直线匀速运动的情况下,初始位置——70km,10km,飞行速度——240m/s,目标航迹与载机间呈60°夹角,盲区速度为30m/s,雷达数据帧率为10。仿真结果如图2所示。

在图2中多普勒盲区由黑色加粗部分表示,通过图3与上述能够看出,两者在相对的相对速度与多普勒盲区门限速度之间会有很大的差距。在多普勒盲区中,对于目标跟踪的中断后,雷达对于同一目标会进行重新起批。所以在对于目标的探测中多普勒盲区的存在会对探测质量产生严重的影响。

3 多普勒雷达与红外融合跟踪算法

在对于多普勒雷达传感器盲区跟踪的实验和算法中,战斗机需要采取机动措施进行转弯,在这种无法获取目标的情况下,需要使用红外线传感器来进行目标角度信息获取。

3.1 目标运动模型

在针对戰斗机的多普勒盲区跟踪问题研究开展中,对于常规的雷达探测可以采取机动措施来进行规避。在雷达无法获取目标信息的情况下,红外线雷达传感器实现了连续跟踪的可能性。

3.2 融合算法

在多普勒雷达传感器信息盲区融合算法的过程总共分为盲区前、盲区内和盲区后三部分。

3.2.1 盲区前

进入盲区前,目标能够被红外线和雷达同时探测到,对雷达和红外线进行数据测量,估计出目标运动轨迹。

3.2.2 盲区内

目标在进行转弯进入雷达盲区后,利用红外线传感器进行角度信息测量,利用交叉定位法,实现目标位置的预测。

3.2.3 盲区后

目标进入盲区后,通过对于雷达探测目标与航迹相关联,实现目标的连续跟踪工作。

4 试验结论

为了验证多勒普雷达传感器信息盲区跟踪方法的可行性,通过方针试验来进行评估。仿真模型为:雷达载机在直线匀速运动的情况下,初始位置——10 km,10km,飞行速度——250m/s,目标起始位置——100 km, 80km,飞行速度为200m/s,目标航迹与载机间呈60°夹角,盲区速度为30m/s,雷达数据帧率为10。当雷达转载机与目标飞行方形接近正交的时候,目标就会进入多勒普盲区,在这种情况下,雷达不能探测到目标,那么需要对于红外线传感器获取到目标方位。结果表明,雷达与红外线传感器在多普勒雷达传感器的融合方法具有实际可行性。

5 结束语

在多普勒雷达传感器信息盲区跟踪方法的研究中,针对盲区目标的出现和起批问题进行研究。并提出一种将雷达与红外传感器相结合的方式。首先通过雷达与红外线传感器获得目标方位信息,实现盲区内对于目标的连续跟踪和定位。在针对多勒普雷达传感器信息盲区的跟踪方法中,能够针对复杂场景进行进一步的研究,提高了多普勒雷达传感器的精准程度。

参考文献

[1]张雅雯,胡士强.低空目标的雷达/可见光协同监视跟踪方法研究[J].计算机工程与应用,2017.

作者简介

杨湘(1988-),女,江苏省南京市人。硕士学位。助理工程师。研究方向为多普勒雷达。

作者单位

江苏金陵机械制造总厂 江苏省南京市 210000

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