天波超视距雷达数据处理算法综述

应 处理 技术 的快 速 发 展 。美 国 、 大 利 亚等 国家 已 澳
０ 引 言
天波 超视 距雷 达 （ Ｔ Ｒ，ｖｒｔｅｈ ｒ ｏ ａ ａ） Ｏ Ｈ ｏｅ— ．ｏ ｚｎｒｄ ｒ ｈ ｉ
经开始下一代天波超 视距雷达 （ Ｇ Ｔ Ｒ 的论 证 ＮＯＨ ） 工 作 ， 计 划 在 未 来 几 年 内 研 制 出 原 型 系 统 ｊ 并 。
和展宽 等 。这 些 因素都会 降低 测量精 度 。
（ ） 数 据 率 。为 了能 够 从 强 大 的地／ 杂 波 ３低 海 中分离 出 目标 ， Ｔ Ｏ ＨＲ采 用 了较长 时 间 的相 干积 累 ，
特 别是 对于舰 船等 慢 速 目标 ， 干积 累时 间会 达 到 相 十几秒甚 至更 长 。另 外 ， 了完 成 大范 围的 监视 能 为 力 ， Ｔ Ｒ不 得不 在多个 子 区 中轮 流 重访 ， 低 了 同 ＯＨ 降
计算量小。文献 ［ ， ］ ６ ９ 等将 Ｐ Ａ算法 与 Ｘ Ｄ Ｄ Ｐ Ａ算
法、 Ｄ ＭＰ Ａ算 法在 Ｏ Ｈ Ｔ Ｒ环境下 进行 了性 能 比较 。 （） ２ ＭＭ．Ｐ Ａ算 法 ， ＵＤ ＭＭ—Ｐ Ａ算 法 由 Ｃ ｌ ｒｖ 提 出 ， 算 法 对 ＵＤ ｏ ｇｏｅ等 ｅ 该
以及 空间分 布不 均匀 的特 性 ， 化 的 电离 层 对 杂波 变
２０ ０９年 ， 肯 实 验 室 与 澳 大 利 亚 合 作 ， 用 “ 达 林 利 金 莱” 超视距 雷 达 网完成 了 Ｎ Ｏ ＨＲ两 项关键 技 术 的 ＧＴ
在远 程预 警 系统 中 ， 以潜 在 的 四抗 性 能 （ 察． 侦 侦 反
察、 干扰一 反干扰、 摧毁． 反摧毁 、 隐身． 隐身 ） 反 和大
一
Ｐ Ａ算 法最 早 由 Ｂ ｒ ｈｌ Ｄ ａ— ａｏ Ｓ ｍ提 出Ｈ 该算 法对 ， 落人波 门内的所 有量 测 计 算 其 来 自 目标 的概 率 ， 然
后利用这些概率对量测进行加权 ， 将加权和作为等
效 量测 ， 于对 目标状 态 的更新 。该算 法应 用简 单 ， 用
个子 区 的数据率 。 （） ４ 高虚 警 率 。外 部 干 扰 和 噪声 的 大 量 存 在 ，
Ｍ Ｄ Ｃ Ａ算法 ＿ ； １ 后者包 括 Ｖ Ａ算法 、 Ｖ Ａ算 Ｄ ＭＤ
法 ｊＰ Ｈ 、Ｍ Ｔ算 法 ］Ｅ Ａ算 法 和 Ｈ ｕｈ变 换 、 ＭＤ ｏｇ
算法 。 ¨等 １ １ １ 序贯 处理算 法 ．． （ ）Ｄ １ Ｐ Ａ算法
目 回波信号出现 幅度起伏 、 标 多普勒展宽 ， 同时 ， 电 离层 多路 径传播 使得 接收 信号 的多普 勒谱发 生重 影
每个 目标运动模型建立一个起始滤波器 ， 对每个模
型选择 固定 个 数 的最 近 量 测 进行 状 态 更 新 。 同时 ，
为 了降低 虚假航 迹 数 量 ， 算法 假 设 杂 波 是非 均 匀 该 分布 的 ， 结合 了 自适应 杂 波 密 度模 型 。经 过 实测 数 据验 证 ， Ｕ Ｄ ＭＭ—Ｐ Ａ算法 降低 了虚 假 航 迹 占有 率 ， 并
Ａ ｖ ｅ ｏ ｔ ｏ ｅ ｓｎ ｇ ｒｔ ｍ ｓｆ ｒ Ｏｖ ｒ Ｔｈ － ｒｚ ｎ Ｒａ ａ Ｒｅ ｉｗ ｆ Ｄａ ａ Ｐｒ ｃ ｓ ｉ ｇ Ａｌ ｏ ｉ ｈ ｏ ｅ － ｅ Ｈｏ ｉｏ ｄ ｒ －
ＷＡ Ｇ Ｚ ｎ ． Ｐ Ｎ Ｑ ａ ＬＡ Ｇ Ｙ ｎ ， Ｉ ｉ ｉ Ｎ ｅ ｇｆ ，Ａ ｕｎ ， Ｉ Ｎ ａ ＬＵ Ｈｕ． ａ ｕ ｘ
ｒｔ ｉ ｈｍｓ ａｅ ｓ ｍｍａ ｚ ｄ ｆ ｅ ｃ ｔ ｇ ｒｅ ，ｅ ｇ ａ ａ ａ ｓ ｃ ａｉ ｎ，ｔａ ｋ ｆ ｓｏ ｒ ｕ ｉ ｒ ｅ ｖ ａｅ ｏ ｓ ． ．ｄ ｔ ｓ ｏ ｉｔｏ ｉ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉｎ，ｃ ｏ ｄ ｎ ｔｏ ｅ ｉｔａ ｉｎ，ｐｅ — ｏ ｒ ｉ ａ ｉｎ ｒ ｇ ｓｒ ｔ ｏ ｒ
（ Ｔ Ｒ） ｈ ｒｂｅ ｓ ｈ ｈＯ ＨＲｄ ｔ ｐｏｅｓ ｇ ａｅａｅｇ ｅ ｒｔ ａ ｄｔｅ ａ ｒｃｓ ｎ ｌ — Ｏ Ｈ ．Ｔ ｅｐｏｌｍ ｉ Ｔ ａａ ｒｃｓｉ ｃ ｒ ｉ ｎ ｓ， ｎ ｎｄｔ ｐｏｅｓ ｇ ｇ ｗ ｃ ｎｆ ｖ ｆ ｉ ｈ ａ ｉ ａｏ
范 围的高性 价 比超 视 距 远 程 监 视 能 力 、 期 预警 等 早 突 出优点 ， 到 了许 多 国家 的重 视 ， 国、 受 美 俄罗斯 、 澳 大 利亚 、 国 等 军 事 大 国 都 装 备 了 或 者 正 在 研 制 法
ＯＴＨＲ…
。
演示验证 ， 的波形和 自适应处理技术大大降低了 新 多路 径传 播效 应对 目标 检测 的影 响 Ｊ 。
收 稿 日期 ：０ ｌ０ —４ ２ １ －６１ 修 订 日期 ：０ １０ ．７ ２ １ － ２ ９
括 目标后 向散 射信号 ， 还包括 表Байду номын сангаас （ 地表面 、 海表
基金项 目： 国家 自然科学基 金项 目（ １７ １９ ； ６０ ４ ７ ） 西北工业大学博士创新基金项 目（ ｘ０ ０ ４ ｃ２ １１ ）
信号的随机调制导致 的杂波谱展宽 ， 使得 目标检测 背景环境非常复杂， 传统 的恒虚警处理为 了使检测 概率不 至 于过低 ， 会导 致高 达 １ 。的虚警 率 。 ０
（） ５ 多模 多路径 。 电离 层 的分 层 特性 使 得 高频 信号经 过不 同高 度 的 电离 层 反射 ， 出现 多 个 目标 具 有相 同 的斜 距 （ 模 ） 者 一 个 目标 多 个 斜 距 （ 多 或 多
Ａｂ ｔ ａ ｔ ａ ａ ｐ ｏ ｅ ｓ ｇ ｉ ｎ ｆｔ ｅ ｋ ｙ ｔｃ ｎ ｌｇ ｅ ｏ ｔ ｒ ｅ ｒ ｃ ｉ ｇ ｏ ｅ － ｈ — ｒ ｏ ｄ ｒ ｓ ｒ ｃ ：Ｄ ｔ ｒ ｃ ｓ ｉ ｓ ｏ ｅ ｏ ｈ ｅ ｅ ｈ ｏ ｏ ｉｓ ｔ ａ ｇ ｔ ｔ ｋ ｎ ｆ Ｏｖ ｒＴ ｅ Ｈｏ ｚ ｎ Ｒａ ａ ｎ ａ ｉ
ｔ ｓ ａ ｄ ｅ ａｕ ｔ ｎ，ｃ ｏ ｅ ａｉｅ ｄ ｔ ｒ ｃ ｓ ｉ ｇ ａ ｄ ｍｕ ｔ ｓ ｕ ｃ ａａ ｆ ｓｏ ． ｅ ｔ ｎ ｖ ｌ ａｉ ｏ ｏ ｐ ｒ ｔ ａａ ｐ ｏ ｅ ｓ ｎ ｌ ｏ ｒ ｅ ｄ ｔ ｕ ｉｎ ｖ ｎ ｉ Ｋｅ ｒ ｓ ｙ ｗｏ ｄ ：Ｏ ｅ — ｈ — ｒ ｏ ａ ａ ；ｄ ｔ ｒ ｃ ｓ ｉ ｇ ａ ｇ ｔｔ ｃ ｉ ｇ ｖ ｒ ｅ Ｈｏ ｉ ｎ Ｒ ｄ ｒ ａ ａ ｐ ｏ ｅ ｓｎ ；ｔｒ ｅ ｒ ｋｎ Ｔ ｚ ａ
不 同于 常规雷 达 ，Ｔ Ｒ 的高频 工作 波 段 、 ＯＨ 利用
电离层反射作用进行传播的下视工作方式使得其面 临的工作环境非常复杂 。Ｏ Ｈ Ｔ Ｒ接收 的信号不仅包
特别 是 近年 来 ， 着线 性 放 大 器 技 术 、 随 任
意波形产生技术 、 多输人多输出（ Ｉ Ｏ 技术 、 ＭＭ ） 自适
１ 数 据 处 理主 要方 法 综 述
１ １ 数据关联 ．
按 照 处 理方 式 的不 同 ， Ｔ Ｒ 目标 跟 踪数 据 关 ＯＨ 联算 法可 以分 为基 于单 帧量测 和 目标关联 的序 贯处 理算 法 和基于 多 帧量 测 与 目标 关 联 的批 处理 算 法 。 前者 包括 Ｐ Ａ算 法 ＪＭＭ—Ｐ Ａ算 法 、 ＵＰ Ｄ 、 ＵＤ ＭＭ．Ｊ— Ｄ Ｆ算 法 ［ Ｘ Ｄ Ｆ算 法 ［ ＭＰ Ａ 算 法 。 Ａ 、 Ｐ Ａ 、 Ｄ 和
数据处理、 测试与评估、 协同处理与多源信息融合等将是天波超视距雷达数据处理的主要发展方向。
关 键 词 ： 波超视 距 雷达 ； 据处 理 ； 天 数 目标跟 踪
中图分 类 号 ： Ｎ ５ ；Ｎ ５ Ｔ ９ ８Ｔ ９７
文献 标识 码 ： Ａ
文章 编 号 ：６ ３５ ９ （ ０ １ ０ －７ －８ １７ ． ２ ２ １ ） ５４ ７０ ６
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． 鼋； 研宪 ｆ ｒ 嚼 舛譬 阪譬瓤
２ １ 第５ ０年 期 １
面） 后向散射信号 、 流星后 向散射信号 、 干扰信号及 背景 噪声 等 ， 得 Ｏ Ｈ 使 Ｔ Ｒ数 据 处 理 变 得 非 常 困难 ， 面临 的复杂 性可 归纳 为如下几 点 Ｊ 。
（ ） 检 测概率 。电离 层 随机 扰 动 给 目标 回波 １低 带来 随机 调制 ， 导致信 号不 能实现 有效 的相 干积 累 。 下视 工作 方式使 得 回波 信号 中含 有 强 大 的海／ 杂 地 波， 可能完 全遮 蔽 目标 。这 些 因素使 得 Ｏ Ｈ Ｔ Ｒ的 检 测概 率降低 到 ０ ５甚 至更 低 。 ．， （ ） 测量 精 度 。 高 频 段 存 在 着 大 量 干扰 ， ２低 很 难 找到 比较宽 的干 净 频段 ； 电离 层 的随机 调 制 使 得
第 ５期 ２１ 年 １ ０１ ０月
中 鼋； －宪宪 帜 国 纠譬研 学
Ｊ ｕｎ １ｏ ｏ ｒａ ｆＣＡＥ Ｔ Ｉ
Ｖ０． ． １ ６ Ｎｏ ５ Ｏｃ ． ２ １ ｔ ０１
天 波超 视 距 雷 达数 据处 理 算 法综 述
王增福‘潘 ， 泉 梁 ， 彦 刘慧霞 ，
７０ ７ ； １０ ２ ７０ ６ ） １０５ （ ． 北工 业 大学 自动 化 学院 ， １西 西安 ２ 西北 工业 大 学第 ３５所 ， ． ６ 西安
ｆ ｒ ｎ ｅ ｔ ｓ ａ ｄ ｃｕ ｔｒ ｍｏ ｅ ｉｇ ｏ ｍａ ｃ ｅ ｔ ｎ ｌ ｔ ｄ ｌ ．Ｔ ｅ ｎ ｗ ｔ ｃ ｎ ｌ ｇｅ ｆｄ ｔ ｒ ｃ ｓｉ ｇ ｆｒ ＯＴ ｅ ｒ ｓ ｎ ｉ ｇ ｔｅ ｅ ｎ ｈ ｅ ｅ ｈ ｏｏ ｉ ｓｏ ａ ａ ｐ ｏ ｅ ｓ ｏ ＨＲ ｒ ｐ ｅ ｅ ｔ ｈ ｎ ｎ ｆ ｔ ｒ ｅ ｅ ｒ ｈ ａ ｅ ｒ ｉ ｕ ｓ ｄ ｎ ｌ ｄ ｎ ｒ ｃ — ｅｏ ｅ ｄ ｔｃ ｉｎ，ｔ ｅ ｉｔ ｇ ａｉ ｎ ｐ ｏ ｅ ｓｎ ｆｒ ｄ ｒ ｕ ｕ ｅ ｒ ｓ ａ ｃ ｒ ａ ａ ｅ ｄ ｓ ｓｅ ，ｉ ｃ ｕ ｉ ｇ ｔ ｋ ｂ ｆｒ － ｅ ｅ ｔ ｃ ａ ｏ ｈ ｎ ｅ ｒ ｔ ｒ ｃ ｓ ｉ ｇ ｏ ａ ａ ｏ
（ ． ｃｏｌ ｆ ｕ ｍ ｔ ｎ ｏ ｈ ｅｔ ｎＰｌｔ ｈ ｉ ｌ ｎｖｒｔ， ｉ ｎ ７０ ７ ，Ｃ ｉａ １Ｓ ｈｏ ｏ ｔ ａ ｏ ，Ｎ ￣ ｗ ｓ ｒ ｏｙ ｅｎｃ ｉ ｓｙ Ｘ ＇ １０２ ｈｎ ； Ａ ｏ ｉ ｅ ｅ ａＵ ｅｉ ａ
２ ｏ３ ５Ｒ ｓａｃ ｓｔｔ，Ｎ ｒ ｗ ｓ ｒ ｏｙ ｃｎｃｌ ｎｖｒｔ， ｉｎ ７０ ６ ，Ｃ ｉａ ．Ｎ ．６ ｅｅｒｈＩ ｔｕｅ ｏｔ ｅｔ ｎＰｌｔ ｈ ｉ ｉ ｓｙ Ｘ ’ １０５ ｈｎ ） ｎｉ ｈ ｅ ｅ ａＵ ｅｉ ａ
ａ ｄ ｉｎｏ ｐ ｅ ｅ ｄｅｅ ｔｏ ｕ ｓ ｓｅ ，ｄａａ ｐ ｏ ｅ ｓｎ ｒ Ｍｕ ｔ—ｎ ｕ ｎ ｏ ｓ ｈ ｒ ｔ ｃｉｎ ｓ ｂ ｙ ｔ ｍ ｔ ｒ ｃ ｓｉ ｇ ｆ ｌｉＩ ｐ ｔ Ｍｕｌ — ｔ ｕ ｏ ｔ Ｏｕ ｐ ｔＯＴＨＲ，ｐｅｆ ｒ ｎ ｅ ｉ ｒｏ ｍａ ｃ
径） 的情况。多模传播降低 了目标检测概率及测量 精度。而多径传播使得对于同一个 目 出现在多个 标
摘
要 ： 据 处理是 天波超视 距雷达 实现 目标探 测 的关键技 术之一 。首先 给 出 了天 波超视距 雷达数 数
据 处理 所 面临的 困难 ， 结 了数 据 关联 、 总 航迹 融合 、 坐标 配准 、 能评估 、 性 杂波建模 等 ， 对新技 术 的发展
进 行 了探 讨 ， 并指 出检 测前跟踪 、 雷达与 环境 系统 一体 化 处理 、 于 多输入 多输 出的天 波超视距 雷达 基