地形跟随/回避雷达目标检测方法研究

摘要

地形跟随（TF）/回避（TA）雷达能够实时测量飞行前方地形剖面，探测飞行路径上数字地图未标注的障碍物，有助于低空飞行器的路径规划和障碍回避，在低空飞行导航与防撞领域具有重要的应用价值。 杂波特性分析、背景功率估计、恒虚警设计、高概率检测和高精度定位等，是实现 TF/TA雷达障碍物探测的核心关键，也是该领域国际研究的热点和前沿问题。本文针对这些问题开展了理论分析、方法研究与实测验证等工作，主要内容如下： 1、导出了TF/TA雷达杂波分布模型和虚警概率解析表达式，揭示了杂波分布、检测门限、虚警概率之间的定量关系，为实现杂波背景中的障碍物高性能检测奠定了理论基础。 2、提出了正定矩阵空间杂波功率估计方法，能够利用较少的参考单元避开孤立强杂波，并精确估计出杂波功率，解决了现有方法检测门限偏高和起伏的问题，可在强非均匀杂波背景中，实现障碍物的高概率检测。 3、提出了基于排序数据差异的非均匀杂波自动筛选方法，能够从参考单元中自动剔除孤立强杂波，解决了参考单元中奇异值导致的检测门限升高问题，可在无先验强非均匀杂波背景中，实现障碍物的恒虚警检测。 4、导出了TF/TA雷达回波二维空变类卷积模型，并提出了最大似然卷积反演超分辨目标检测方法，能够明显改善雷达角分辨率，解决了复杂场景中波束内同斜距多目标检测难题，实现了多障碍物的同时检测和高精度定位。 上述模型和方法，已通过仿真数据和实测数据进行了验证，能够在 TF/TA雷达中实现障碍物的高概率检测和高精度定位。

目录

声明

第一章 绪 论

1.1 研究工作的背景与意义

1.2 国内外研究历史与现状

1.3 本文的主要贡献与创新

1.4 本论文的结构安排

第二章 地形跟随/回避雷达杂波特性与回波建模

2.1杂波特性

2.2 回波建模

2.3 本章小结

第三章 正定矩阵空间杂波功率估计与目标检测

3.1 检测方法的基本思想

3.2 算法实现与仿真验证

3.3 实测数据验证

3.4 本章小结

第四章 基于排序数据差异的自动筛选恒虚警检测

4.1 检测方法的基本思想

4.2 算法实现与仿真验证

4.3 实测数据验证

4.4 本章小结

第五章 角超分辨多目标检测

5.1 波束内同斜距多目标检测问题

5.2 雷达角超分辨原理

5.3 算法实现与仿真验证

5.4 实测数据验证

5.5 本章小结

第六章 全文总结与展望

6.1 全文总结

6.2 后续工作展望

致谢

参考文献

攻读博士学位期间取得的成果