自适应变跟踪波门宽度目标跟踪方法

王晓楠，徐 伟，陈章龙

（船舶重工集团公司723所，扬州225001））

0 引 言

在跟踪雷达接收到目标指示、完成目标捕获后判断目标回波信号的强度超过门限时，雷达转入跟踪状态，在后续跟踪过程中跟踪波门对目标进行连续跟踪。目前多采用固定宽度的跟踪波门对目标进行跟踪，当目标径向尺寸较大、回波强度较大导致接收机饱和时，目标回波宽度将大于跟踪波门宽度，此时跟踪波门内回波无法真实反映目标信息，导致目标跟踪不稳定；当目标径向尺寸较小、目标回波较弱时，目标回波宽度将小于跟踪波门宽度，此时信号处理机在处理跟踪波门内信号时会受到杂波、副瓣的影响，计算目标位置不准确，甚至会丢失目标。当目标速度很快时，在一个信号处理机处理周期内，目标可能已经超出跟踪波门，导致目标丢失。

目标跟踪方法将直接影响到雷达能否对各种目标进行稳定跟踪，从而影响雷达性能，因此目标跟踪方法非常重要［1］。

1 方法简介

跟踪雷达检测到目标回波超过门限后，计算得出目标回波等效宽度，即超过门限目标回波宽度；然后根据目标速度，得出信号处理机处理周期内目标的移动量，从而计算出跟踪波门宽度。

根据目标回波等效宽度和目标速度自适应改变跟踪波门宽度，能够保证目标回波落在跟踪波门内的同时减小杂波、大目标副瓣对目标跟踪的影响，提高目标跟踪性能。

2 目标跟踪具体方案

2.1 跟踪雷达介绍

跟踪雷达基本组成框图如图1所示。发射机通过收发开关和雷达天线将电磁波向空间辐射，电磁波在遇到目标后产生后向散射，形成目标回波，通过雷达天线和收发开关传送至接收机，接收机将微弱高频回波信号下变频、滤波放大后传送到信号处理机，由信号处理机对目标进行距离、角度跟踪并将目标距离、角误差信息送出，伺服控制系统根据误差信息驱动天线对准目标，进行目标跟踪，显控台对整个过程进行监控［1－2］。

图1 跟踪雷达基本组成框图

2.2 目标跟踪具体方法

跟踪雷达接收到情报部门目标指示，完成目标捕获，由信号处理机判断目标回波强度超过门限后，根据目标回波过门限宽度、目标速度计算跟踪波门宽度并置跟踪波门到目标位置，考虑到目标闪烁、机动，在跟踪过程中信号处理机根据目标回波过门限宽度、目标速度实时改变跟踪波门宽度。

如图2所示，自适应变跟踪波门宽度目标跟踪方法的步骤为：

第1步，跟踪雷达接收到情报部门目标指示，完成目标捕获。

第2步，跟踪雷达信号处理机判断目标回波强度是否超过门限。如果是，则执行步骤3，否则返回第1步继续进行目标捕获。

第3步，当检测到目标回波超过门限后，根据目标过门限宽度、目标速度计算跟踪波门宽度并置跟踪波门到目标位置。计算原则为：目标回波落在跟踪波门内，减少杂波、副瓣对目标跟踪的影响。

假设目标回波等效宽度为r、目标速度为v、信号处理机置跟踪波门周期为t，则采用如下公式计算跟踪波门宽度τ：

式中：r为目标回波等效宽度；vt为目标移动距离。

用式（1）计算跟踪波门宽度，可保证目标在运动过程中的有效回波始终落在跟踪波门内，既保证了对目标跟踪的要求，又避免了跟踪波门过宽导致杂波、副瓣对目标跟踪的影响，提高了目标跟踪性能。

第4步，跟踪雷达转入目标跟踪状态，跟踪过程中跟踪波门宽度按照步骤3进行计算、改变。

2.3 目标跟踪效果对比

图2 自适应变跟踪波门宽度目标跟踪方法流程图

模拟一典型飞机目标，对跟踪雷达效果进行仿真，采用固定跟踪波门与自适应变跟踪波门跟踪结果如图3、图4所示。由仿真效果图可以看出，采用自适应变跟踪波门宽度对目标进行跟踪时跟踪误差小，跟踪效果明显好于采用固定跟踪波门对目标的跟踪。

图3 固定跟踪波门跟踪效果

图4 自适应变跟踪波门跟踪效果

3 结束语

本文介绍了自适应变跟踪波门宽度目标跟踪方法，与现有的目标跟踪方法相比，自适应变跟踪波门宽度更加合理，减小了杂波、大目标副瓣对目标跟踪的影响，提高了雷达目标跟踪的准确性和雷达性能，特别适用于跟踪雷达在目标较多、杂波较强背景下对高速运动目标的跟踪。

该方法有效提高了雷达目标跟踪准确性和效率，可广泛用于雷达设备目标跟踪过程，也可推广用于其它跟踪传感器的目标跟踪。

［1］王德纯，丁家会，程望东，等.精密跟踪测量雷达技术［M］.北京：电子工业出版社，2007.

［2］丁鹭飞，耿富录.雷达原理［M］.西安：西安电子科技大学出版社，2002.