对抗条件下空间目标的雷达跟踪与鉴别一体化技术研究

In the field of space surveillance and missile/satellite defense, many advanced countermeasures (e.g., radar stealth, orbit maneuver, electronic deception jamming, and release of multiple passive decoys etc.) are adopted. These countermeasures challenge the tracking performance of conventional surveillance radar and severely bottleneck the radar system performance. for solving this problem, one potential way is to integrate the radar signal and data processor resources. Based on radar narrowband tracking, this project will investigate this key issue via three counter-countermeasure aspects, i.e., anti-maneuvering, anti-jamming, and anti-stealth. For high-speed and large maneuvering space targets, we will combine nonlinear filters with Variable-Structure-Multiple-Model (VSMM) approach to solve the tracking conundrum and realize the atptive covering of whole trajectory. For space active decoys, we will establish a self-contained theoretical architecture for space object tracking in the presence of electronic deception jamming. This architecture can deal with active decoys in three layers, i.e., trajectory level, filtering level, and association level, this will make the data-processing system have the capabilty of integration of tracking and discrimination. For space weak targets, by using their distinctive motion and attribute features, we will present elliptical Hough transform and revise other detect-before-track (TBD) approaches to realize joint detection and tracking. Finally, some novel radar scheduling algorithms indented for space target tracking and recognition will be investigated with the integration of the aforementioned methods. The desirable research result will improve existent surveillance radars with self-adaptation capability in complicated countermeasure environments.

在空间监视和反导反卫等研究领域，以隐身技术、机动变轨、电子欺骗干扰、密集无源诱饵等为代表的先进对抗措施给雷达的跟踪带来一系列挑战。传统跟踪雷达正面临性能制约瓶颈。有效解决途径之一是将雷达信号处理和数据处理结合起来，研究其一体化技术。本项目以雷达窄带跟踪为主线，拟从"抗机动-抗干扰-反隐身"三个对抗侧面开展研究。针对空间高速大机动目标，采取非线性滤波器和变结构交互多模型相结合的方法，实现全程跟踪的一体化与自动化；针对空间电子对抗（ECM）环境，建立全新的电子欺骗条件下空间目标跟踪技术的理论框架，可在滤波级、关联级和航迹级对电假目标进行处理，实现跟踪与鉴别的一体化；针对空间微弱目标，利用其特有的运动学和属性特性，采用椭圆Hough变换等方法实现检测与跟踪的一体化。最后，研究新型雷达资源管理技术，闭环实现跟踪与鉴别的资源调度。预期研究成果将有助于改善现有对空探测雷达在复杂对抗环境下的自适应能力。

在空间监视和反导反卫等研究领域，以隐身技术、机动变轨、电子欺骗干扰、密集无源诱饵等为代表的先进对抗措施给雷达的跟踪带来一系列挑战。传统跟踪雷达正面临性能制约瓶颈。有效解决途径之一充分利用雷达的数据处理资源，将雷达的检测、跟踪和识别（鉴别）联合起来，研究其一体化技术。本项目在分析空间目标运动学和电磁散射特性的基础上，以雷达窄带跟踪为主线，从“抗机动-抗干扰-反隐身”三个对抗侧面开展了新型数据处理算法的研究。.　　（1）针对空间高速大机动目标，设计了基于数值积分的非线性滤波器，研究表明该方法能避免离散化和线性化步骤，可大为减少模型逼近误差，提高滤波性能，尤其是在滤波更新周期比较长或非线性度较高的情况时，性能显著优于常规算法。.　　（2）针对空间电子对抗（ECM）环境，建立了全新的电子欺骗条件下空间目标跟踪技术的理论框架。建立了统一的数学描述模型，完整推导了空间有源假目标在雷达站直角坐标系、雷达站球坐标系、地心坐标系及地心惯性坐标系下的运动方程。从理论上证明了外太空有源假目标具有：瞬时椭圆中心“进动”特性、机械能不守恒性、动量矩不守恒性、加速度不匹配特性、弹道非平面特性以及轨道根数时变等运动学特性。依据推导的运动方程，设计了航迹级、跟踪级和关联级的三层递进有源假目标系列处理方法，可在滤波级、关联级和航迹级对电假目标进行鉴别和抑制，实现跟踪与鉴别的一体化。.　　（3）针对空间微弱目标，利用其特有的运动学和属性特性，提出了两种新的针对空间微弱目标的检测前跟踪（TBD）方法，即基于椭圆Hough变换的空间微弱目标检测方法和基于极化ML-PDA的空间微弱目标检测方法。新方法不仅可以实现对空间微弱目标的联合检测与跟踪，还可以利用估计或检测出的参数对轨道进行预报。这两种方法本质上是参数空间积累方法，可以有效实现杂波情况下微弱空间目标检测与跟踪的一体化。.　　（4）最后，面向工程应用，研究了空间目标探测雷达的资源管理技术，闭环实现跟踪与识别的资源调度。本项目的研究来源于实际需求，部分研究成果已应用于相关工程项目，并取得了良好效果。

内容获取失败，请点击重试