一种实用化雷达目标长时多帧TBD检测算法

本发明涉及雷达目标检测，特别涉及一种实用化雷达目标长时多帧tbd检测算法。

背景技术：

1、随着隐身技术的发展和各类无人平台的应用，雷达目标的可观测性不断降低，mf-tbd面临更加严峻的低信杂比(scr)条件，需要更长的积累检测时间。由此导致：一方面经典雷达mf-tbd算法无法高效完成目标潜在运动轨迹的搜索，存在积累增益与算法运行效率之间的突出矛盾；另一方面，经典mf-tbd算法主要依赖能量积累，在极低scr条件下会出现所谓“snr阈值”现象，积累增益接近为0。此外，已有经典雷达mf-tbd算法在不同程度上存在目标环境适应性差的问题，针对目标机动、目标起伏和多目标等多种应用背景，尚缺乏普适性的工程化解决方案。例如，ht-tbd算法难以适应非直线运动目标；dp-tbd算法和pf-tbd算法虽在机动目标检测跟踪方面有较大改进，但是在同时多目标环境下计算量显著增加，性能恶化严重；rfs-tbd类算法可适应机动多目标检测跟踪的需要，但算法计算量巨大，工程实现仍较困难。故此，我们提出了一种实用化雷达目标长时多帧tbd检测算法。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种实用化雷达目标长时多帧tbd检测算法和制备方法，可以有效解决背景技术中的问题。

2、为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

3、一种实用化雷达目标长时多帧tbd检测算法，其包括：

4、s1：对目标回波数据进行预处理与点迹提取；

5、s2：构建航迹特征信号函数；

6、s3：对数据进行筛选并递推更新航迹特征信号函数；

7、s4：对筛选和优化后的航迹特征信号函数进行特征信号处理；

8、s5：将处理完成之后的结果进行分析与输出。

9、优选的，在所述s1中，所述预处理方法包括缺失值处理、异常值检测与处理、重复数据处理与数据一致性检查。

10、优选的，在所述s2中，所述构建航迹特征信号函数的步骤为：

11、s201：定义特征表示，通过相位、频率和调频斜率来分别对应历史关联点迹的相对位置、运动速度和加速度；

12、s202：忽略干扰因素，简化模型并专注于描述理想化的目标运动特性；

13、s203：映射点迹数据，将点迹数据映射到tfs函数中，将复杂的点迹时序信息转换为信号处理问题。

14、优选的，在所述s2中，所述航迹特征信号函数的函数定义式为：

15、

16、其中：

17、

18、

19、式中：为航迹特征信号函数，与分别为坐标位置函数，为点迹在第l帧的可允许状态转移点迹序号集，ωil为第l帧的相位，为相位修正因子，x与y为点迹坐标。

20、优选的，在所述s3中，所述对数据进行筛选的步骤为：

21、s301：设置疑似点迹的航迹特征信号函数的筛选门限为γ1＝η1nw，其中0＜η1＜1，nw为当前航迹特征信号函数筛选窗的总帧数；

22、s302：在当前帧数n大于起始帧数n0的基本条件满足后，判断航迹特征信号函数中的非零值总数是否小于γ1；

23、s303：若非零值总数小于γ1，则将该航迹特征信号函数视为杂波虚假航迹予以剔除，否则保留该函数用于后续递推与更新计算。

24、优选的，在所述s3中，所述航迹特征信号函数的递推更新公式为：

25、

26、

27、优选的，在所述s4中，所述特征信号处理的步骤包括：

28、s401：对更新、筛选后的每一个疑似点迹的x和y分量航迹特征信号分别进行frft变换；

29、s402：在frft变换空间以固定门限进行目标检测，并提取峰值参数；

30、s403：在frft域中对低于门限的谱值直接进行置零处理，以实现滤波，随后应用逆变换，实现航迹恢复。

31、优选的，在所述s401中，所述frft变换的公式为：

32、

33、式中，α为变换阶数，kα(t,u)为变换核，x(t)为待变换函数，xα(u)为变换后函数。

34、优选的，在所述s402中，所述固定门限的构建公式为

35、

36、式中，γ2为依据虚警概率设置的目标确认门限，其取值可设置为γ2＝η2n，其中η2可设置为0.5～0.8之间。

37、优选的，在所述s403中，所述frft逆变换的公式为：

38、

39、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

40、1、本发明创新性地引入一种新的特征表示方法，即航迹特征信号函数，航迹特征信号函数用于描述疑似点迹的全局可信度，通过相位、频率和调频斜率综合反映目标运动特性，区别于传统的能量积累方法，提高了检测的准确性和鲁棒性。

41、2、本发明提出了一种基于历史信息的航迹特征信号函数递推更新机制，利用前几帧的检测结果动态优化当前帧的航迹特征信号计算，同时结合目标最大期望速度约束，有效剔除非目标引起的虚假点迹，增强了算法在动态变化环境中的适应性和抗干扰能力。

42、3、本发明利用frft对航迹特征信号进行变换，实现了信号能量的有效积累和杂波抑制。frft作为一种先进的信号处理工具，相较于传统傅里叶变换，在处理非平稳信号和具有特定调制特性的信号时展现出优越性，提升了算法在复杂背景下的微弱目标检测性能。

技术特征：

1.一种实用化雷达目标长时多帧tbd检测算法，其特征在于：其包括：

2.根据权利要求1所述的一种实用化雷达目标长时多帧tbd检测算法，其特征在于：在所述s1中，所述预处理方法包括缺失值处理、异常值检测与处理、重复数据处理与数据一致性检查。

3.根据权利要求1所述的一种实用化雷达目标长时多帧tbd检测算法，其特征在于：在所述s2中，所述构建航迹特征信号函数的步骤为：

4.根据权利要求1所述的一种实用化雷达目标长时多帧tbd检测算法，其特征在于：在所述s2中，所述航迹特征信号函数的函数定义式为：

5.根据权利要求1所述的一种实用化雷达目标长时多帧tbd检测算法，其特征在于：在所述s3中，所述对数据进行筛选的步骤为：

6.根据权利要求1所述的一种实用化雷达目标长时多帧tbd检测算法，其特征在于：在所述s3中，所述航迹特征信号函数的递推更新公式为：

7.根据权利要求1所述的一种实用化雷达目标长时多帧tbd检测算法，其特征在于：在所述s4中，所述特征信号处理的步骤包括：

8.根据权利要求7所述的一种实用化雷达目标长时多帧tbd检测算法，其特征在于：在所述s401中，所述frft变换的公式为：

9.根据权利要求7所述的一种实用化雷达目标长时多帧tbd检测算法，其特征在于：在所述s402中，所述固定门限的构建公式为

10.根据权利要求7所述的一种实用化雷达目标长时多帧tbd检测算法，其特征在于：在所述s403中，所述frft逆变换的公式为：

技术总结本发明涉及雷达目标检测技术领域，尤其为一种实用化雷达目标长时多帧TBD检测算法，包括对目标回波数据进行预处理与点迹提取；构建航迹特征信号函数；对数据进行筛选并递推更新航迹特征信号函数；对筛选和优化后的航迹特征信号函数进行特征信号处理；将处理完成之后的结果进行分析与输出。本发明所述的一种实用化雷达目标长时多帧TBD检测算法，创新性地引入一种新的特征表示方法，即航迹特征信号函数，通过相位、频率和调频斜率综合反映目标运动特性，区别于传统的能量积累方法，提高了检测的准确性和鲁棒性，在低SCR、目标起伏和同时多目标应用环境下具有良好的适用性，且计算复杂度较低，利于工程实现。技术研发人员：包中华,卢建斌,蒋燕妮,李轲,张云雷,彭培,田树森受保护的技术使用者：中国人民解放军海军工程大学技术研发日：技术公布日：2024/11/18