随着国家低空空域的开放和小尺寸飞行器的多样化发展,弱目标成为促进经济发展的新的增长点,但不断突发的入侵事件表明,弱目标给民用航空、重点区域、重要活动,甚至国土安全造成了重大的潜在威胁,弱目标防控形势日趋严峻。受限于目标回波的低信噪比特性,传统短时相干积累后的阈值化检测技术和单帧跟踪滤波技术已无法满足弱目标的检测与跟踪需求,而延长相干积累时间带来有限信噪比增益的同时反之会造成目标帧内跨分辨单元的走动。相比之下,多帧联合处理技术既能估计目标帧间连续的运动状态,同时帧间积累增益可提高检测信噪比,因此成为弱目标防控的有效技术手段。检测前跟踪技术作为典型的多帧联合处理手段,其在弱目标检测与跟踪方面的显著性成果,近年来已经引起国际上的广泛关注。但经过研究发现,其工程应用时仍然存在量测误差考虑不充分、检测延时长、跟踪精度差等问题亟需解决。同时,作为能够拓展探测范围、改善探测性能和系统稳定性的分布式雷达组网技术,也是提高弱目标防控能力的有效技术手段,但分布式组网面临的间隔通信架构下融合状态估计精度差的问题也是需要解决的棘手问题。因此,本文围绕以上问题开展相关研究工作,主要研究内容和研究成果概括如下:1.针对传统DP-TBD算法没有充分考虑工程应用时幅度起伏和映射维误差同时存在的问题,提出了基于联合对数似然比检测的DP-TBD算法。该算法在借鉴了PDA以预测量测为中心,按照距离差加权处理相关波门内候选映射维量测主旨思想的基础上,不改变传统DP-TBD备选运动路径的定义,建立以其所在分辨单元为中心的置信区域,将各相邻单元的映射维量测信息建模为目标运动至中心分辨单元时的条件检测概率,将幅度量测信息建模为目标真实量测的似然比,检测概率加权各分辨单元幅度量测的似然比作为单帧值函数,对数求和备选运动路径上各帧值函数作为该路径的联合对数似然比。遍历所有备选运动路径,根据N-P准则阈值化检测处理,检测到目标的同时回溯映射维量测序列,并滤波得到目标连续状态估计量,从而实现对幅度和映射维量测误差的综合考虑。仿真实验表明,所提算法在检测概率、跟踪概率、估计精度、运行速度等方面均优于传统基于广义似然比检测的DP-TBD算法。2.针对传统PF-TBD算法,粒子集未聚合前采用所有粒子加权估计目标状态造成跟踪精度差、检测延时长的问题,提出了基于粒子继承与回溯的PF-TBD算法。根据重采样过程中接近目标真实状态的粒子衍生新粒子的帧间连续性规律,提出检测时刻回溯各子粒子不同时刻的父粒子,仅使用回溯所得父粒子加权估计目标航迹状态序列,从而避免未聚合前其余各分散粒子对状态估计精度的影响。同时,采用更准确的状态估计有助于更及时的检测到目标。仿真实验表明,该状态估计方法的跟踪精度和检测概率均明显高于传统PF-TBD算法。3.针对目标出现时刻先验未知,采用固定检测窗长滑动批处理时只有积累增益满足单一检测信噪比要求才能检测到目标,造成决策延时长的问题,提出了末端固定的伸缩检测窗设计。该设计固定检测末端,逐帧回溯延伸检测窗长,设置分级阈值,当目标帧间积累增益满足任意一级阈值要求时,即可检测到目标,从而提高检测效率。该伸缩窗设计与所提基于粒子继承与回溯的PF-TBD算法结合,可进一步缩短检测时延。仿真实验表明,该设计能有效改善原有固定检测窗长的检测时效性。4.针对已有解相关航迹融合算法受限于全速率通信架构或量测误差需全局已知的问题,提出了分布式组网解相关航迹融合算法。该算法按照卡尔曼滤波架构,局部状态预测时全局化过程噪声,从而避免共同过程噪声造成的局部滤波航迹的相关性,使得在任意间隔通信架构下,融合中心在融合时刻根据局部滤波状态协方差矩阵的逆按照凸组合的方式加权融合得到融合状态。仿真实验和实测数据均表明,间隔通信架构下所提算法的融合精度明显高于子航迹融合算法。