METHOD OF MULTI-TARGET TRACKING IN WIDE AREA SURVEILLANCE AIRBORNE RADAR SYSTEM BASING ON CLUSTERING ANALYSIS

This paper proposed a robust method based on the definition of Mahalanobis distance to track ground moving target. The feature and the geometry of airborne ground moving target tracking systems are studied at first. Based on this feature, the assignment relation of time-nearby target is calculated via Mahalanobis distance, and then the corresponding transformation formula is deduced. The simulation results show the correctness and effectiveness of the proposed method.

IMPROVEMENT ON ALGORITHM OF CONFIDENCE DECLARATION OF MODE S SECOND SURVEILLANCE RADAR

Mode S Second Surveillance Radar (SSR) is very important means for Air Traffic Control (ATC) now and future,all the responding data which the radar receives need parity processing. Bit and confidence declaration is an vital step before error detection and error correction. Based on the commonly used baseline multi-sample algorithm,different conditions are presented and analyzed,the conditions under which error happens are pointed out,and the algorithm in which two statistical variables are added to avoid false declaration. In addition,the moving average method is used to preprocess the sampled data,so as to reduce the influence of noise. The merits the baseline multi-sample technique owes are preserved,and the added computation is small. The declaration veracity is improved,and consequently makes error detection and error correction be facilitated suc-cessfully.

AN ANALYSIS OF THE COST-EFFECTIVENESS OF AIR DEFENSE SURVEILLANCE RADARS

This paper is a study of the quantitative evaluation on the cost-effectiveness of air defense surveillance radars. The composition of life cycle cost of the radar is analysed at first. Then the radar performance and effectiveness formulas are derived. By calculating the values of many radars' cost, performance and effectiveness, tendency curves are plotted. The application of cost-effectiveness calculation and the tendency curves in radar system analysis is discussed at last.

基于ADS-B数据的一次雷达系统误差配准方法

针对大误差一次雷达测量过程中雷达配准方法的精度提升问题,分析了一次雷达误差分布特性,以广播式自动相关监视系统的航迹数据为真值,提出了基于改进轨迹跟踪滤波的实时雷达配准方法。采用点云配准方法中随机抽样一致性的迭代最近点法,对基于期望增加模型的变结构交互式多模型算法中的偏置函数进行了改进,有效减少了随机误差在配准过程中的影响,并获得最优的偏置参数,以提升大误差一次雷达配准的精度。算例分析结果表明,该方法配准后可使所选一次雷达俯仰角平均绝对误差降低至0.04°,方位角平均绝对误差降低至0.07°,为雷达系统误差配准提供新方法支撑。

基于YOLO的航管一次雷达目标检测方法

针对传统恒虚警率(constant false alarm rate,CFAR)检测方法检测率低的问题,提出一种基于YOLO(you only look once)的深度学习雷达目标检测方法。首先,利用同相正交(in-phase/quadrature,I/Q)数据匹配滤波后形成的雷达原始图像自建雷达目标图像数据集。然后,改进YOLO检测模型的网络结构、特征融合策略和损失函数以提高模型的精度,并引入迁移学习思想,利用预训练的深度学习网络提取图像特征,降低了检测模型对训练样本量的要求。最后,在自建数据集上对YOLO目标检测方法进行了实验验证。航管一次雷达实测数据的实验证明:与传统CFAR检测方法和两阶段的快速区域卷积神经网络(region convolutional neural networks,R-CNN)检测方法相比,所提方法的目标检测率大幅提高,虚警率明显降低,且实现了实时检测。

地基空间目标监视雷达大气折射误差修正方法研究

大气介质垂向非均匀分布会使穿行其中的电磁波发生折射现象,尤其是其中的对流层和电离层,可造成电磁波传播延迟及路径弯曲,进而导致地基空间目标监视雷达测距和测角误差。本文基于射线追踪法实现了大气折射误差建模,推导了雷达测距和测角误差关于大气折射指数垂向分布的精确表达式,并详细阐述了地基空间目标监视雷达大气折射误差修正原理及流程,相比于传统的误差近似模型及修正方法,本文所提出的误差模型更准确、修正方法更有效。基于对流层和电离层模型获取大气折射指数垂向分布特性曲线,进行大气折射误差数值仿真,结果表明,本文方法在大气分层不同间隔取值下的误差补偿精度更高、性能更稳健,特别是在低仰角情况下,其性能优势更加明显。

分布式多基无源雷达信号级协同目标定位技术

利用空间已有电磁信号,采取分布式无源协同探测手段对目标进行零功率静默侦察,可有效提升我方雷达的低截获和抗干扰性能,是多雷达协同探测技术领域重点发展方向之一。目前,无源协同定位主要面临着目标回波弱、非合作外辐射源参数未知、直达径干扰等挑战。针对上述问题,文中提出了一种分布式多基无源协同的信号级高精度目标定位方法。该方法通过联合多基无源雷达双通道接收信号,建立信号级目标位置估计问题,以实现联合直达波干扰抑制和外辐射源及目标位置高精度估计,形成分布式多基无源雷达的零功率静默协同探测能力。此外,采用序贯估计策略和交替迭代估计策略将高维估计问题降低为多个低维估计问题,以降低算法的计算复杂度,强化实时定位能力。仿真结果表明,相较传统数据级定位,所提信号级方法在低信噪比和直达波干扰环境中表现出更好的定位性能。该无源协同定位方法可用于无人机前突静默侦察、反低空突防、反隐身等探测场景,能显著提升对敌目标的监视和打击效果。

基于粒子群算法的低轨重点卫星雷达协同探测任务规划方法

为提升定轨、成像、目标特性测量等多种模式下的观测效率,基于粒子群算法提出了一种低轨重点卫星雷达观测任务规划方法。相较基于优先级的任务规划方法,文中方法可对所有卫星按给定观测频次无丢失观测,满足雷达视场、时间窗口、任务切换等约束。使用雷达仰角、斜距、雷达截面积构建权值对基于观测时长的目标函数进行修改,并使用粒子群优化算法求解最大总观测时长或最快完成时间。仿真场景为两部假想地面雷达协同对30颗低轨重点卫星做24 h~72 h观测。结果表明,所有卫星无丢失观测,最大总观测时长和最快完成时间分别为18622 s和15 h 16 min(场景时间:24 h)。使用带有权值的目标函数可获得平均观测仰角、斜距的改善,而总观测时长基本一致。

短相干处理间隔条件下机载监视雷达风电场杂波抑制方法

风能作为一种清洁能源已受到各国关注。风电场的存在除对地基雷达产生影响外,还可能对机载监视雷达等工作性能产生影响。短相干处理间隔(Coherent Processing Interval,CPI)导致的机载监视雷达回波信号谱分辨率降低及风电场杂波微动特征不明显等问题,会影响杂波抑制性能,考虑到载机平台运动对雷达回波频谱的调制作用及地杂波的影响,利用瞬态雷达回波在频域的稀疏特性,提出基于增广拉格朗日优化及分裂变量(Augmented Lagrangian Method and Variable Splitting,ALM-VS)的机载雷达风电场回波特征恢复方法,首先对短CPI机载监视雷达回波信号滑窗,得到多个雷达回波信号分量,其次利用分裂增广拉格朗日方法迭代求解各分量的最优表示系数,恢复各个信号分量,利用恢复后的各个信号分量逆滑窗重构完整数据,以此提升短CPI机载监视雷达风电场雷达回波频谱分辨率及微动特征,在此基础上进一步利用形态成分分析(Morphological Component Analysis,MCA)和低秩矩阵优化(Low-Rank Matrix Optimization,LRMO)相结合的方法实现短CPI机载监视雷达非平稳动态风电场杂波的抑制。实验结果表明,ALM-VS特征恢复方法在目标与杂波处于相同距离单元和不同距离单元情况下均可提升短CPI机载监视雷达回波信号谱分辨率,增强其微动特征,实现风电场杂波抑制。在相同条件下,与迭代自适应(Iterative Adaptive Approach,IAA)特征恢复方法相比,所提的ALM-VS特征恢复方法的运算效率提升85.6%。

SSR零中频收发前端电路的设计与实现

二次雷达(Secondary Surveillance Radar,SSR)收发机是保证航空安全的重要通信设备。给出了一种采用零中频架构作为SSR射频收发机的硬件结构设计,取代了传统的超外差架构,使得硬件系统整体结构变得简洁、功耗更低、体积更小。对SSR硬件系统的收发结构提供理论上的可行性分析,并通过先进设计系统(Advanced Design System,ADS)仿真软件提前评估射频电路的预算增益和信道选择性。在此基础上完成了SSR射频收发前端的设计,对射频预处理模块的实际电路板测试。结果表明,在发射端输入0 dBm(1030 MHz)信号时,发射机输出功率大于20 dBm;在接收端输入−30 dBm(1090 MHz)的信号时,其信道选择输出端功率为大于−8 dBm。相比于传统单独AD9361系统,加上射频预处理模块后,整机系统的输出信噪比至少提升3 dB,噪声系数至少降低3 dB。

DLD-100C型空管二次雷达可靠性设计

空管二次雷达在保障航空安全和空中交通管理中发挥着关键作用,其可靠性至关重要。本文详细阐述了空管二次雷达可靠性计算的方法和流程,包括可靠性指标的确定、系统建模、故障模式及影响分析,以及可靠性计算和评估。通过实际案例分析,展示了可靠性计算在空管二次雷达系统设计和维护中的重要应用,为提高系统的可靠性提供了理论支持和实践指导。

空管一次监视雷达信号处理方法研究

空管一次雷达获取的雷达数据由于包含异常值、存在干扰或数据点缺失,需选取合适的处理方法,以获取有效测量值。本文设计并验证了4种雷达信号处理方法,即基于线性回归的方法、巴特沃斯低通滤波、零相移滤波、分段滤波。利用基于线性回归的方法进行了异常数据的剔除和补偿;利用巴特沃斯低通滤波后去除了高频噪声,曲线光滑无毛刺,但结果存在滞后且开始部分有扰动;零相移滤波解决了高频噪声的干扰,但同时抑制了波形和信号的峰值。最终设计了分段滤波的方法,结合低通滤波和线性回归,将数据分段,峰值部分采用线性回归,其他部分低通滤波。既保留了雷达信号的峰值,避免波形被抑制,同时去除了高频噪声,为后续的计算奠定基础。

S模式二次雷达监视协同技术研究与应用

在新一代S模式二次雷达设计中,为了减少空中异步干扰(FRUIT)和利用有限的S模式Ⅱ/SI码,通常一组S模式二次雷达地面站会被分配同一个询问机识别码(Ⅱ码)或监视识别码(SI码),由网络连接起来,组成一个集群,建立监视协同网络,所有S模式二次雷达地面站之间通过移交相邻的威力覆盖范围内的飞机,保证雷达的监视性能。本文对S模式二次雷达监视协同技术进行深入研究,并通过模拟环境进行功能测试和效果验证,拓展了二次雷达S模式的应用。

ASTERIX Category017数据格式分析与应用

文章介绍了ASTERIX标准协议的结构框架,依据实例详细给出了ASTERIX Category017数据格式的解析过程,并阐述了该格式协议在S模式二次雷达协同监视组网中的重要应用。

基于多目标航迹起始算法的船舶雷达监视系统设计

针对海面机动目标实时跟踪难、定位精度低等问题,为进一步拓宽近海领域监管,保证邻海安全,船舶雷达监视系统的优化设计与实现是值得深入研究的方向。通过对船舶雷达监视系统的架构分析和功能设计等研究,利用多源数据融合技术实现对近海船舶目标的实时、动态、立体的区块化智能监控。并针对船舶机动目标跟踪这一核心问题,提出了一种基于非线性无迹卡尔曼滤波(UKF)的多目标航迹起始算法,能有效提高目标探测概率并降低虚假航迹,并通过仿真验证了算法的有效性。该研究具有一定的参考价值。

S模式二次雷达询问策略的研究和改进

通常常规二次雷达(SSR)工作在A/C模式,S模式二次雷达工作在交互模式,通过不同的询问策略获得应答信号。在实际应用中发现,特殊应答机对于交互模式的应答存在丢点问题。本文通过对现有S模式二次雷达询问策略的分析和研究,在国际民航组织二次雷达规范的基础上提出了改进的询问策略,解决了S模式二次雷达与传统A/C模式二次雷达兼容过程中偶尔出现的目标丢失问题,为S模式二次雷达的运用提供了建设性意见。

二次雷达与飞行器之间信息交换方法与应用

文章介绍了二次雷达与飞行器之间进行信息交换的方法及其应用。首先将二次雷达从基本型A/C模式升级到S模式,再利用S模式的信息交换功能,实现地面发起的信息交换和空中发起的信息交换功能。我们通过对信息交换流程的设计,实现了飞机识别符的获取与确认;通过信息交换实现了相邻地面雷达站之间的S模式协同监视。采用协同监视,降低询问频次,减少二次雷达的异步应答干扰,提高S模式目标监视的可靠性和连续性。

基于海面场景感知的雷达目标检测方法

空域上非均匀海杂波使得参考单元内数据难以服从独立同分布,致使参数估计不准确而往往导致杂波抑制能力下降和弱小目标丢失。针对非平稳海杂波下雷达目标检测难题,文中提出了一种基于海面场景感知的雷达目标检测算法。首先,采用启发式分割法依据回波幅度均值将整个场景的距离门分离为多个区域间非平稳、区域内平稳的回波区域;之后,感知各平稳区域回波类型及波动程度,即利用地杂波具有回波直流分量高的特点,识别出岛屿区域及其边界,对纯海杂波进行K分布拟合提取出其起伏参数;然后,利用从海杂波区域提取的波动参数,按恒警率法获取幅度阈值提取出可疑目标;最后,提取可疑目标的信号特征来甄别目标。基于《雷达学报》公开X波段岸基对海监测雷达数据的测试试验表明,本算法不仅能有效识别出海面场景,而且能大幅度提升非平稳海杂波下弱目标检测能力。

基于强化学习的对空雷达抗干扰波形设计

被探测目标的电子战能力严重影响对空雷达的检测和识别性能。针对对空雷达抗干扰问题,提出基于强化学习的抗干扰波形设计方法。从博弈角度利用强化学习方法建立雷达和目标干扰间动态对抗模型,计算博弈各方状态、动作价值,利用策略迭代法生成最优策略,基于相位迭代法合成时域波形。仿真结果表明:使用新方法设计的雷达发射信号时,与线性调频信号、捷变频信号相比,信干噪比分别提高了6.39 dB和1.12 dB;信号总功率为11 W时,与捷变频信号相比,目标检测概率提升了5%,可在低功率实现抗干扰的同时提升雷达信号抗截获性能。

多雷达协同探测技术研究进展:认知跟踪与资源调度算法

多雷达协同探测技术通过有机地联动多部雷达,形成广域分布的探测构型,可充分获取空间、频率分集等探测增益,显著提升雷达系统的目标探测性能和电磁干扰环境顽存能力,是雷达技术领域重点发展的方向之一。近年来,国内外针对多雷达协同探测技术开展了广泛研究,在系统架构设计、信号处理、资源调度等技术方向积累了诸多研究成果。该文首先总结了多雷达协同探测技术的概念内涵,阐述了其基于信号处理闭环反馈的协同机制,分析了其实现过程中所面临的技术挑战;随后,聚焦于认知跟踪与资源调度算法,从内涵特点、系统构成、跟踪模型、信息融合、性能评估、调度算法、优化准则、认知流程等方面进行了技术总结,并分析了协同认知跟踪及其与系统资源调度的关系;接着从雷达资源要素、信息融合架构、跟踪性能指标、资源调度模型、复杂任务场景5个方面梳理和总结了协同认知跟踪与资源调度算法近年来的研究进展;最后总结全文并展望了该领域未来技术的发展趋势,旨在为后续的相关技术研究提供参考。