《基於特徵的雷達目標機動檢測方法研究》是依託中國人民解放軍國防科技大學，由范紅旗擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於特徵的雷達目標機動檢測方法研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：范紅旗
- 依託單位：中國人民解放軍國防科技大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
目標機動檢測屬於一類典型的突變檢測問題，在機動目標攔截、自動駕駛與避碰等軍/民用領域都有著廣泛的套用。現有雷達目標機動檢測技術大都基於跟蹤濾波器的中間信息構造檢驗統計量來檢測機動，受Q效應制約難以同時兼顧機動檢測的快速性與狀態估計的穩態精度，不能滿足機動目標攔截等套用對機動檢測性能的需求。由於雷達目標回波及其特徵信號中包含了與目標運動狀態直接相關的運動信息，從而為基於特徵的雷達目標機動檢測提供了可行性。本項目跳出目標跟蹤的框架來研究機動檢測技術，將機動檢測視為一個獨立的科學問題，探討目標機動特徵提取和機動檢測器設計的理論與方法，旨在建立快速而穩健的機動檢測器及基於特徵機動檢測框架。這一項目的成功實施，將會對大機動目標攔截、車輛避碰與自動駕駛等軍/民用領域產生積極的影響；而且相關研究將豐富目標識別與跟蹤、FAT和JTI等領域的研究內容，具有重要的學術價值。
結題摘要
目標機動檢測是一類典型的突變檢測問題，在機動目標跟蹤、攔截導引、自動避碰等軍/民用領域都有著廣泛套用。傳統目標機動檢測技術大都基於跟蹤濾波器的中間信息構造檢驗統計量，受Q效應制約難以同時兼顧機動檢測的快速性與狀態估計的穩態精度。本課題將機動檢測視作一個獨立的科學問題，基於雷達特徵進行目標機動狀態辨識，從而為實現快速有效的機動檢測。在國家自然科學基金青年基金項目(61101186)資助下，項目組分別從電磁散射正反問題兩個角度出發，圍繞特徵建模與提取、機動檢測方法、性能評估與試驗驗證等四個方面展開研究工作，建立了一套目標機動特徵提取與機動檢測器設計理論與方法。取得主要研究成果有：建立了目標運動模式與雷達-目標相對姿態間的三維解析關係，推導了姿態敏感特徵信號表示並分析了特徵信號在不同運動模式下的差異性，從而為基於特徵的目標機動檢測與辨識提供了理論依據；將機動檢測問題表述為機動--非機動二元假設檢驗問題，提出了都卜勒像機動檢測器和距離像序列機動檢測器，可分別適用於窄帶和寬頻雷達，其中基於後向傳播神經網路的都卜勒像機動檢測器在1%的機動檢測虛警機率下，平均機動檢測延遲僅為0.202s；將機動檢測問題表述為機動狀態的變化，基於R-D像斜率及斜率變化率特徵設計了機動方向辨識器，可快速檢測目標機動方向變化，不同機動時刻下目標機動模式辨識正確率達到85%以上，辨識延遲小於0.5s；構建了一套科學的機動檢測性能評價體系，與常用的平均機動檢測延遲比，所提出的機動檢測延遲常數和收斂時間這兩個指標可反映對應延遲時間下的檢測機率；從系統狀態及各分量的可觀測性分析入手，在理論上回答了集成特徵後對系統可觀測性、特別是加速度可觀測性的提升，結果可直接指導特徵選擇與提取；設計了集成特徵的變結構多模估計器，可有效改善機動目標跟蹤性能，說明了特徵機動檢測器的有效性和實際套用價值。依託本項目已發表學術論文12篇（SCI檢索5篇，EI檢索11篇），已錄用論文3篇（SCI源刊），出版譯著1部並獲得2013年度引進版科技類優秀圖書獎。
