基于分布式雷达网络的多目标检测定位方法研究

摘要

基于分布式雷达网络的多目标检测定位系统，通常在地面上大范围的布设雷达发射机和雷达接收机，以实现多角度的对目标区域的监测，具有定位精度高、抗干扰性强、生存能力高等优点，尤其是还可实现对隐身目标的探测。基于投影成像的多目标定位相比于基于测距的多目标定位，可避免回波数据关联，解算方程组困难等问题。本文针对分布式雷达网络投影成像多目标定位方法存在的运算量大，对弱目标定位精度低的问题，研究了基于分布式雷达网络的多目标定位方法，主要工作及创新如下：
　　1.研究了基于分布式雷达网络的多目标定位基本理论。简要介绍了基于到达时间差的多目标定位方法，分析了其在目标定位中的不足；研究了基于投影成像的多目标定位方法，介绍了地理空间投影多目标定位方法，以及基于回波相参积累、幅度积累和统计概率积累三种定位信号处理模型，并进行了仿真对比。针对地理空间投影成像的模糊区域具有空变性的特点，介绍了双站空间投影多目标定位的基本原理。最后简要介绍了GPU并行运算编程的基本原理。
　　2.基于电磁仿真软件FEKO对隐身目标的雷达回波数据进行了模拟，验证了双站空间投影多目标定位方法对隐身目标定位的有效性。首先对隐身目标的 RCS分布特性进行了分析，然后模拟了隐身目标的雷达回波数据并分析了雷达发射机从不同方位照射对隐身目标双站RCS分布的影响。仿真实验表明，双站空间投影多目标定位方法在接收机数目较多时，对隐身目标的定位基本能够满足系统设计的定位精度。
　　3.针对双站空间投影多目标定位运算量大的问题，对双站空间投影多目标定位方法的GPU并行化进行了实现。分析了双站空间投影多目标定位方法的运算量，针对影响运算量的主要因素，提供了基于分布式雷达网络的并行化方法和基于三维空间网格单元的两种并行化方法，并对两种方法进行了对比分析，选择较优的基于三维空间网格单元的并行化方法进行了实现。仿真实验表明，所提并行化方法可以极大地提高该定位方法的运行效率，并且，随着监测场景不断增大，GPU并行化的加速效果更明显。
　　4.提出了一种基于多脉冲混合积累的多目标定位方法。分析了传统双站空间投影多目标定位方法在接收机数目较少时对低信噪比目标定位精度低的问题，建立了基于分布式雷达网络的运动目标回波模型，提出了基于多脉冲混合积累的多目标定位方法。该方法首先对单个接收机收到的多脉冲回波信号进行相参积累，再在接收机之间进行非相参积累。仿真实验表明，在低信噪比条件下，与传统方法相比，基于多脉冲混合积累的多目标定位方法不仅可以较好地提高目标定位精度，还可以以较少数量的接收机对目标进行有效定位。

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第一章 绪 论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 主要研究内容及结构安排

第二章 分布式雷达网络多目标定位基本理论

2.1 引言

2.2 基于TDOA的多目标定位

2.3 基于投影成像的多目标定位方法

2.4 GPU并行编程原理

2.5 本章小结

第三章 双站空间投影多目标定位方法

3.1 引言

3.2 双站空间投影多目标定位算法步骤

3.3 双站空间投影多目标定位反隐身性能分析

3.4 运算量分析

3.5 基于GPU并行化的双站空间投影多目标定位实现方法

3.6 本章小结

第四章 基于多脉冲混合积累的多目标定位方法

4.1 引言

4.2 问题描述

4.3 运动目标回波模型

4.4 基于多脉冲混合积累的多目标定位方法

4.5 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果