复杂背景下弱目标联合检测与跟踪理论和方法研究

现代雷达目标日趋多样化，而且具有高度隐身性、超音速机动性，通常采用超低空突防方式，因此雷达探测这类目标面临很强的地、海杂波，应用现有的探测技术难以发现目标。因此研究复杂背景下弱目标探测的新理论和新技术已刻不容缓。本项目瞄准国际前沿水平，以最新的分数低阶理论、粒子滤波理论和检测前跟踪技术（TBD）为理论基础，探索非高斯相关杂波背景下弱目标联合检测与跟踪新理论和新技术，重点研究的内容包括：为在复杂杂波背景下有效积累弱目标，研究分数低阶本征滤波理论模型及算法；为提高TBD的性能，研究迭代扩展H∞粒子滤波理论模型和算法；为适应目标未知多变的运动形式、提高跟踪精度，研究交互多模型粒子滤波TBD新技术。基于上述研究成果，发展先进的雷达目标联合探测与跟踪新技术，应用实测数据验证新理论的有效性，并结合新体制雷达提出硬件实现方案。研究成果将为提高下一代新体制雷达探测性能奠定基础。

由于现代雷达目标的多样化和探测环境的复杂化，现有的技术探测技术受到很大限制。为此，本项目主要研究了非高斯杂波背景下弱目标联合检测与跟踪的新理论和新技术，主要解决两大关键问题：针对单次扫描（单帧）数据对弱目标信号进行有效积累，改善信杂比；在此基础上根据多次扫描数据，进行帧间的有效积累，形成目标航迹。为此，集中在以下几个方面进行了研究和探索：1）导出了分数低阶本征滤波理论模型，在此基础上实现了基于分数低阶本征滤波的检测方法。实测数据验证表明，在非高斯杂波下该方法比MTD信杂比得到有效改善；2）为提高粒子滤波的精度，改善检测前跟踪（TBD）的性能，研究了迭代滤波、H∞滤波模型，在此基础上提出了迭代扩展H∞粒子滤波理论模型和方法。通过非高斯非线性验证模型验证表明，该方法的滤波精度明显高于扩展卡尔曼滤波；3）为适应实际中复杂未知的目标运动形式，改善TBD性能，结合交互多模型、迭代扩展H∞粒子滤波，研究了交互多模型迭代扩展H∞粒子滤波TBD新技术。仿真及实测数据验证表明，该技术能有效提高复杂背景下弱小目标的检测和跟踪性能；4）应用实测数据验证并设计实现方案。