对抗条件下的分布式雷达目标跟踪技术研究

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近年来,随着计算机、微电子以及通信技术的迅猛发展,现代战场环境愈发复杂,关于制电磁权的斗争也愈发激烈。欺骗干扰作为电子干扰的一种重要形式,对雷达系统的正常工作造成了巨大威胁,单站雷达存在着“单一时空频极化资源”的固有缺陷,在与欺骗干扰中的较量中往往处于不利地位,而利用网络化、智能化、自适应的分布式雷达系统抗欺骗干扰则成为了主要发展趋势。本文以分布式雷达网络为研究背景,以电子对抗中的抗欺骗干扰为研究对象,以实现目标跟踪为最终目的,重点研究对抗条件下的分布式雷达目标跟踪技术。论文具体工作如下:第一章首先论述了课题的研究背景及意义,其次分别详细介绍了分布式多传感器目标跟踪领域和雷达网络抗欺骗干扰领域的研究进展,最后总结概括了文章的主要内容和结构安排。第二章系统分析了分布式雷达目标跟踪理论,为后续研究奠定了理论基础。首先简要阐述了文中雷达本地跟踪滤波使用的无迹卡尔曼滤波(Unscented Kalman Filter,UKF)算法,其次对分布式融合中的协方差交叉(Covariance Intersection,CI)算法及广义协方差交叉(Generalized Covariance Intersection,GCI)算法进行了详细介绍,最后对一致性算法的理论基础和实现步骤进行了具体分析。第三章重点研究欺骗干扰下的单目标跟踪问题,提出了基于一致性CI算法的抗欺骗干扰单目标跟踪算法。首先,结合一致性算法和协方差交叉算法,提出了一致性CI融合算法。其次,利用UKF算法实现了鉴假前对雷达量测的滤波处理。然后,分别设计了针对非协同假目标和协同假目标的分布式鉴假融合算法。对于非协同假目标,根据真实目标估计的空间位置相对集中分布的特点,提出了基于最近邻算法的估计关联鉴假方法;对于协同假目标,在增加被动雷达联合鉴假的基础上,采用一致性算法,实现了全网雷达的有效抗欺骗干扰。最后,采用一致性CI算法进行了分布式融合跟踪,有效提升了目标跟踪精度并加快了收敛速度。第四章重点研究欺骗干扰下的多目标跟踪问题,提出了基于GCI集势概率假设密度(GCI Cardinalized Probability Hypothesis Density,GCI-CPHD)滤波器的抗欺骗干扰多目标跟踪算法。首先,利用基于随机有限集的CPHD滤波器同时跟踪真实目标与假目标;然后,对于非协同假目标,根据其在分布式雷达检测中类似于虚警的性质,引入GCI融合中的迫零性质,在融合过程中抑制干扰;最后,对于协同假目标,在增加被动雷达的基础上,采用一致性算法结合GCI迫零性质进行分布式融合,达到了全局鉴假效果。第五章总结了文章的主要工作和创新点,并明确了下一步研究方向。
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