《天基雷达空间碎片检测与跟踪关键技术研究》

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天基空间碎片雷达面临的核心问题是高速运动情况下的微弱目标检测与跟踪问题。该项目针对天基雷达的特点研究了更有效的相参积累技术,并利用获取的多帧距离-多普勒数据采用基于粒子滤波的TBD技术进一步积累信号的能量。通过深入研究融合天基信息参数的相参积累方法、系统模型的建立、面向天基雷达TBD技术的粒子滤波实现等关键问题,提升天基雷达探测微弱空间碎片的能力。 相参积累技术通过建立一种基于频率分集体制的STAP雷达信号模型,提出了利用FDA 引入的在距离维可控自由度将不同距离区域的杂波在空间频率域实现分离,进而实现距离模糊杂波抑制和运动目标距离解模糊。考虑到频率分集带来了导向矢量的二次距离依赖性,提出一种二次距离依赖补偿方法,根据距离门逐一实现二次距离依赖补偿。系统模型的建立:提出了Weibull杂波环境下基于粒子滤波的雷达微弱目标检测前跟踪算法,通过建立杂波模型,并在粒子滤波算法的基础上,推导出似然函数和粒子权重,实现对雷达微弱目标的检测与跟踪。以杆状物体作为研究对象。在视线方向下,对距离和方位划分,并给出在不同区域上含有Weibull杂波的传感器量测模型。利用扩散函数,在点目标的基础上,给出了扩展目标的似然函数以及粒子权重。在状态向量中加入目标存在状态以及目标形状参数,利用PF-TBD,分别实现了对扩展目标状态和形状参数的检测和估计。基于粒子滤波的TBD技术为了实现低信噪比环境下的目标检测与跟踪,该项目以箱粒子滤波解决TBD为思路,提出了BernoulliBox-PF-TBD方法。研究了基于伯努利滤波的TBD算法,通过将原始图像量测转换为区间量测,提出以箱粒子滤波为实现手段解决TBD问题并作出仿真。将BernoulliBox-PF-TBD与PF-TBD方法进行了详细的数据对比和分析。仿真实验表明,BernoulliBox-PF-TBD具有更好的性能。在该项目的支持下,项目组发表学术论文7篇,其中SCI/EI收录4篇,申请专利18项,培养青年教师1名,硕士研究生12人,其中4名已毕业。

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