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基于目标跟踪的波形自适应选择技术

作　者: 夏洪恩
导　师: 王宏强
学　校: 国防科学技术大学
专　业: 信息与通信工程
关键词: 感知雷达 目标跟踪 波形自适应选择 MPDA算法
分类号: TN953
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


感知雷达概念的提出,指明了未来雷达的发展趋势——智能化。在此概念下,雷达能够根据环境变化自适应地改变发射波形,从而对特定目标进行有效、可靠且稳健地观测,更加适应日益复杂的战场环境,因而受到了极大地关注。其中,如何自适应地选择发射波形是其研究难点之一。基于此,本文研究了如何在跟踪系统中实现波形自适应选择的问题。论文首先研究了无杂波环境下波形自适应选择问题,详细推导了测量噪声协方差Cramer-Rao下限(CRLB),给出了波形选择准则函数和基于Kalman滤波的波形自适应选择算法,从理论和实验两方面分析了波形参数选择对测量误差、跟踪精度的影响,从而得出了波形选择准则函数的适用范围,为准则的选择提供了一定的依据。然后分析了杂波环境下的波形自适应选择问题,提出了基于修正的概率数据关联(MPDA)的波形自适应选择算法,以修正的Riccati方程作为预测值,导出了波形选择准则函数,提高了密集杂波条件下的目标跟踪性能,仿真验证了该算法的有效性。最后从检测-跟踪系统联合优化设计的角度,基于时延-多普勒域的分辨单元,提出了检测门限-波形自适应选择算法,并用遗传算法求得最优值,该算法将检测概率、虚警概率、测量噪声协方差纳入优化函数,跟踪性能较高,也更加符合真实场景。总之,本文给出了有/无杂波环境下跟踪系统的波形自适应选择方法,并对检测-跟踪系统联合优化设计技术进行了分析,为进一步研究感知雷达提供了一定的理论依据。

全文目录


摘要  9-10
ABSTRACT  10-11
第一章 绪论  11-16
  1.1 研究背景及意义  11
  1.2 波形自适应选择目标跟踪技术及研究现状  11-14
  1.3 论文的主要工作  14-16
第二章 无杂波环境下波形自适应目标跟踪  16-34
  2.1 引言  16
  2.2 测量噪声协方差的CRLB  16-22
    2.2.1 回波信号模型  16-18
    2.2.2 匹配滤波  18-19
    2.2.3 测量噪声协方差的CRLB  19-21
    2.2.4 典型单脉冲波形的测量噪声协方差的CRLB  21-22
  2.3 基于Kalman滤波的波形自适应选择  22-24
    2.3.1 系统模型  22-23
    2.3.2 滤波模型  23-24
  2.4 波形选择准则  24-26
    2.4.1 均方误差最小准则  24-25
    2.4.2 确认门限体积最小准则  25
    2.4.3 典型单脉冲波形在波形选择准则下的解析解  25-26
  2.5 仿真实验及结果分析  26-32
    2.5.1 声纳系统仿真  26-29
    2.5.2 雷达系统仿真  29-32
  2.6 小结  32-34
第三章 杂波环境下波形自适应目标跟踪  34-45
  3.1 引言  34
  3.2 修正的PDA（MPDA）算法  34-37
    3.2.1 滤波模型  35-36
    3.2.2 关联门限与门概率  36-37
    3.2.3 互联概率  37
  3.3 波形选择准则  37-40
    3.3.1 修正的Riccati方程  38-39
    3.3.2 准则函数  39
    3.3.3 基于MPDA的波形自适应选择算法  39-40
  3.4 仿真实验及结果分析  40-44
    3.4.1 声纳系统仿真  40-42
    3.4.2 雷达系统仿真  42-44
  3.5 小结  44-45
第四章 检测-跟踪系统联合优化设计技术  45-63
  4.1 引言  45
  4.2 时延-多普勒域分辨单元  45-53
    4.2.1 检测门限、虚警概率与检测概率的相互关系  46-48
    4.2.2 测量误差协方差  48
    4.2.3 典型波形的测量噪声协方差  48-53
  4.3 检测门限自适应选择算法  53-56
    4.3.1 检测概率、虚警概率和测量数  54-55
    4.3.2 准则函数  55
    4.3.3 解析解  55-56
  4.4 检测门限-波形自适应选择算法  56-58
    4.4.1 准则函数  56-57
    4.4.2 遗传算法  57-58
  4.5 仿真实验及结果分析  58-62
    4.5.1 检测门限自适应  59-60
    4.5.2 检测门限-波形自适应  60-62
  4.6 小结  62-63
结束语  63-64
致谢  64-65
参考文献  65-69
作者在学期间取得的学术成果  69

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 雷达 > 雷达跟踪系统
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