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原文传递基于检测前跟踪方法的船载地波雷达船只目标航迹起始

论文题名：	基于检测前跟踪方法的船载地波雷达船只目标航迹起始
关键词：	船载地波雷达;航迹起始;检测前跟踪;船只目标;实验验证
摘要：	高频地波雷达利用垂直极化高频电磁波沿海面绕射传播的特性，能够探测到视距以外的目标，具有远距离、大面积探测的优点。船载地波雷达除了具备岸基地波雷达的优点外，还可利用移动平台灵活机动的特点，突破岸基地波雷达探测区域固定的限制，拓展其探测范围，是近年来地波雷达技术研究的热点。　　受到船载平台运动的影响，船载地波雷达目标跟踪探测方法相比于岸基地波雷达有所不同，面临诸多困难。其中，航迹起始是地波雷达目标跟踪的第一步，也是非常重要的阶段，直接影响到目标航迹的跟踪质量。本文结合船载地波雷达的特点，开展了基于检测前跟踪方法的船载地波雷达船只目标航迹起始研究。论文主要工作内容如下：　　1.研究了船载地波雷达回波谱中的目标航迹特性。首先分析了单帧RD谱中船载平台运动和一阶海杂波展宽对目标信号的影响；然后推导了船载地波雷达目标运动模型和量测模型，并通过仿真和实测数据分析了连续帧内的目标航迹特性。分析表明，船载地波雷达目标航迹量测值存在非线性变化特性；抛锚状态下船载平台航速和主轴角度抖动剧烈，会加剧目标信号的展宽和径向速度的波动，导致目标信号交叠并降低目标的可关联性；航行状态下目标淹没在展宽的海杂波信号中，目标航迹信号闪烁、信噪比较低导致航迹起始困难。　　2.发展了基于DP-TBD的船载地波雷达航迹起始方法。首先将基于DP-TBD的航迹起始方法用于船载地波雷达，给出了目标航迹起始结果；然后针对一阶海杂波强信号点和目标展宽信号冗杂导致的虚假航迹等问题，在构建RDT三维结构中，采用较短的相干积累时间和滑窗时间，缓解了船载平台运动对目标信号展宽的影响，提高了目标信息在帧间的关联性；结合船载地波雷达目标在距离单元格的长时间驻留特性和径向速度与径向距离变化率的线性关系，发展了基于改进DP-TBD的船载地波雷达目标航迹起始方法，剔除了虚假目标航迹，改善了航迹起始效果。　　3.针对船载平台航行状态下展宽一阶海杂波区信号闪烁弱目标的航迹起始问题，发展了基于伪谱的船载地波雷达船只目标航迹起始方法。首先仿真分析了利用目标展宽信息构建伪谱对多时刻目标信号积累的有效作用；然后结合目标信号在距离-多普勒域中的移动规律提出了基于伪谱的船载地波雷达船只目标航迹起始方法；再结合实际情况提出了采用低门限CFAR检测点与伪谱信号积累点共同确认真实航迹的策略；最后通过岸基地波雷达和船载地波雷达实测数据进行了验证。验证结果表明，该方法可以实现船载地波雷达展宽一阶海杂波下具有信号闪烁特性的低信噪比（5dB）目标的航迹起始。　　4.综合不同航迹起始方法的优势及条件适应性，本文给出了适用于船载地波雷达目标跟踪处理流程。首先，在航迹起始阶段给出了基于滑窗处理的航迹起始策略，在航迹维持阶段采用统一方位基准的最小代价数据关联方法，完成目标跟踪应用；然后，给出基于AIS数据的航迹质量评价方法，并以此开展了目标跟踪结果分析与评价。结果表明，本文给出的船载地波雷达目标跟踪数据处理流程具有一定的适用性，在船载平台不同运动状态下均能得到目标跟踪结果。
作者：	高昆鹏
专业：	物理海洋学
导师：	纪永刚;王祎鸣
授予学位：	硕士
授予学位单位：	自然资源部第一海洋研究所
学位年度：	2022