一种弱小目标检测与跟踪技术的研究

测量 雷达 作 为传统 的无线 电探测 设备 。如果要 从 噪声 、地 物 与 背景 杂波 中可 靠 地检 测信 号 。通常要 求信 号与噪声 或杂波 之间在 幅度特征 上有 明显差别 。为 了获得 可靠 检测 的信 噪
比 ．雷达一 般采用 增大 天线 Ｅ径 、提高设 备发射 功率或 接收灵敏 度等技 术手段 。但采用 上 ｌ
性能 与提取 可靠性之 间 的矛 盾。
２ 总体 设 计
本 文 所研究 的弱小 目标检 测 与跟 踪 的技术 方法 ．其 总体 思想 是运 用生 物 视觉 感 知机 理 ，对雷 达 的三 路通道 信号 进行 平行多 级 同步整合 ，实 现对 目标 特征 在线 无监督 地学 习 。 同时采用 自适应 调控 信号处理 策 略 ，适 应不 断变化 的 目标 、噪声 和杂 波特性 。总体 设计数 据流 向框图见 图 １ 所示 。
Ｏ八 一科 技
一 种弱 小 目标 检 测与跟 踪技 术 的研 究
・１ ７・
信 息
融 合 与 检测
雷达
整机 通信 控制
图 １ 总体 设 计 数 据 流 向框 图
所 谓 视 觉 ．它 不 仅指 人 眼 对 光信 号 的 感 受 ，还包 括 了对 视 觉信 息 的 获取 、传 输 、处 理 、存 储 与理解 的全 过程 。 因此 ，视觉 可 以看作 是一 个完 善的 信息处 理 系统 ，也 可 以看作 是一个 高度 非线 性 的动力 学 系统 。而且 它还 是一 个复 杂 的神经 网络 系统 。而人 的视 觉感知 是一个 由客观世 界 的物理 表象 到主 观 映像 的不 断抽象 概括 的过 程 ，在视 觉系统 内则 是 以表
觉感 知对 运动 目标 的认 知过 程 。不 仅有 自低 至顶 的信 息处 理通 道 。同时 还有 自顶 至低 的信 息 反馈通 道 ．采用 灰值形 态 学 、概 率数 据关 联 、运 动分析 等手 段对 回波 信号 进行处 理 。整 个设 计包 括对 系统 信号 处理 流程 的分 析 。以及对 信号 与 杂波特 征表 的分 析和 建立 ，同时设
图 ２ 视 觉 感 知 模 型框 图
人 眼的视 觉成像 部 分可 分为如 图 ２所示 的三 个模 块 ．它说 明人 眼首 先是 一个光 学成像
系统 ，其 特点 是空 间频 率 的低 通 响应 特性 ，用 函数 Ｈ （ ，ｖ ｕ ）来 表征 。这 种低通 特 性是 由 光 学系统 有 限的透 镜孔 径 、像 差 和感 光器结 构 共 同决 定 的 。第 ３个模 块 融入 了人 眼屈光 系
述 措施 势必 导致 扩 大设 备规 模 ，增 大设 备 体积 、重 量 、功 耗 与成本 ，降 低 设备 机 动灵 活
性 。如果 能够在弱 小 目标 检测与处 理技术 上有所 突破 ，通过对现 有雷达设 备信号 处理 软硬 件 平 台的适 应性 改 造 ．提 高雷 达在 低 信噪 比条 件 下 的探测 跟 踪能力 ，则 可 以增大 作用 距 离 ．以较低 的经 费有效提 升现役雷 达设备 的系统性 能和适 应多种 任务 的能力 。
・ ６． １
一种弱 小 目标检 测与跟 踪技 术的研 究
Ｏ八 一科 技
一
种弱ｄ Ｈ标检测与跟踪技术的研究 ，
高节 张 杰 张新 福
（ 中国兵器装备 集 团成 都火控 技术 中心 四川 成都
６ １３ ） １７ １
摘 要 ：弱 小 目标 的检 测 与跟踪 已成 为 目前 信 号 处理研 究 的热点 。本 文介 绍
了一种 新的 弱小 目标检 测跟踪技 术 ，基 于 生物视 觉感 知机理 ，可有 效提 高 雷达 的
检 潮 信 噪 比 ，增 加 雷 达 最 大 跟 踪 距 离 。
关键词 ：弱 小 目标检 测 雷达 增程
低 信噪 比
视 觉感知
１ 引 言
随着 隐身 技术 的 日趋成 熟 。飞 机 、导 弹 等 目标 的 Ｒ ￥减 小 了一 到两 个数 量 级 ，极大 Ｃ 地影响 了雷达威 力 。因此 。对微 弱 目标 的检测 与跟踪成 为雷达 急需解决 的技术 问题 。脉冲
自然 融汇 了人 眼 明 、暗对 比感 知 的分辨 能力 。
根据 以上探 讨 的相关 理论 ．在 此提 出一 种基 于生wk.baidu.com物视 觉原 理 的多特 征融合 智能 相关技 术 ，从 背 景杂 波和 噪声 中甄别 出 目标 ．对弱 小 目标进 行检 测和 跟踪 。算 法 中根据 目标特征 （ 度 、外形 、运 动 等特 性 ）具有 一致 性 和关 联 性 。而 噪声 则 是 随机 涨 落 的特点 ，遵循 视 尺
本文提 出了一种 新 型的弱小 目标 检 测与跟踪 的技术 方法 。该 方法基 于生物视 觉感知 机
理 ，采用多特 征融合 的多种 处理算法 。通 过对多种 特征进 行分析 和预处 理 ，完成 多特征 提
取 、 自学 习以及融合相 关处 理等 ，可以克服 常规采用 单一特 征处理 可能带来 的弱信 号提取
过 程 的技 术实 现 问题 。人类 视觉 的显 著特 征之 一就 是对 比感知 。其 核心 首先 是强 调 了整 体 背 景 的支 撑衬 托作 用 ，其次 才 突出并 体现 了 图形 （ 目标 ）的 视觉 反差 ，通过 侧抑 制原理 的 进一 步作 用 。使 目标 与 背景相 分离 。分 离 的过程 实 际上就 是 目标提 取 的操作 过程 ，其 中也
象空间 （ 视网膜）到解释空间 （ 大脑视皮层）的映射过程，是一个从具体的多彩、纷繁的 空间景物到简练的属性概念的描述过程，这就是视觉感知钓实质。
空间频率 光谱 感光器 图像 对 比 横向 响应 ・ｐ响应 ＿光 电转换 ＿＿＿ － ． — ． 。 －＿＿ ●感知 — 抑制 ÷－＿ － — ● Ｈｕ ） （， ｖ ） ｖ （ Ｒ ・ ｆ ， Ｐｘ ｙ Ｓｘｙ ［】 （ｙ ｘ ） （，） （，）
统 的调焦 功能 和瞳 孔反 应 的 自适应 调 节机制 。其 感光 响应 具有 明显 的对 数特 征 。
上述 成像 过程 的技 术方 法现 已成 功地运 用 Ｃ Ｄ数字器 件 或 Ｃ Ｓ集成 芯 片 （ 像 仪 ） Ｃ ＭＯ 摄 予 以实现 完成 。对 于计 算机 视觉 而言 。更值 得研 究 的还是 图 ２中的第 ２部分 ，即信 息处 理