一种简单的雷达目标识别算法
2017-11-09邓建国刘赟薛鹏
邓建国++刘赟++薛鹏
摘 要本文介绍了一种适用于窄带雷达的目标识别算法，利用目标的运动线速度和反射面积等参量，可在有限的范围内对目标进行粗略分类识别，比如大目标、中目标、小目标；单兵、卡车、飞机类目标等。
【关键词】雷达 目标分类 目标识别 信噪比
1 引言
雷达作为一种重要的目标探测和监视装备，以其探测距离远、受气象条件影响小等优点成为对空中目标进行检测、测距和跟踪的最强有力工具。但是随着武器装备的发展，只具有探测和跟踪功能的雷达已经不能满足信息化战争的需要。对于雷达探测技术来说，雷达探测到的目标究竟是何种类型的目标，利用雷达所获取的信息来推断目标的身份和属性，也就是雷达的目标识别功能，才是至关重要的。
2 雷达目标识别方法
随着科学技术的发展， 武器性能的提高，对雷达目标识别提出了越来越高的要求。目前，目标识别作为雷达新的功能之一，已在诸如海情监控系统、弹道导弹防御系统、防空系统及地球物理、射电天文、气象预报、埋地物探测等技术领域发挥出很大的威力。用于雷达目标识别的方法也有很多种，比如：根据目标运动轨迹的特征进行识别、目标回波幅度起伏特性识别法、根据多频雷达回波幅度和相位进行识别、极点识别法、电磁瞬态响应一斜升响应识别法、目标极化特征識别法、波形综合法和自适应识别波形综合法、雷达成象技术、神经网络在雷达目标分类机中的应用等等。目前国内现有的大多数防空雷达均为窄带相干体制，其所能获取的目标特征信号非常有限，因此，利用目标的频谱调制和回波起伏特征，并结合雷达所能获取的目标的空间坐标及运动参数如目标高度、速度、航迹等信息对目标进行识别是多年来我们一直致力研究的课题，本文利用上面所述的目标运动轨迹和目标回波幅度起伏等数学方法，结合工程实践，提出了一种简单可行的目标识别方法，用于指导窄带相干体制雷达的目标分类识别。
3 数学方法介绍
空中目标对低分辨力雷达来讲可以看作点目标，其运动过程中，目标回波的幅度和相位将随目标对雷达的相对姿态的不同而变化，根据目标回波的幅度与相位的变化过程，判断其形状，对复杂信息数据进一步分析，可以判断目标的运动情况。
空中目标的结构通常具有简单、对称的特点，对于一些简单形体的空间目标如球体和圆柱体等，可以得到其雷达散射截面（RCS）随姿态角变化的解析表达式。根据空间目标的RCS序列可以对空间目标进行识别和分类，可以对空间目标的姿态和尺寸进行估计。
雷达目标特征是雷达发射的电磁波与目标相互作用产生的各种信息，它载于目标散射回波之上，是雷达识别目标的主要信息来源。特征选择及提取是雷达正确识别目标的基础和关键，可以从目标的运动学特性、目标的光学特性和目标的电磁散射特性等多个方面进行分析，计算过程说明如下：
（1）先将信噪比归一化，参与运算的参量有目标输入输出信噪比、雷达标定和工作所用脉宽比、标定与工作FFT点数比、标定和工作测量目标距离比、标定和工作使用功率比；
（2）启动一阶滤波器，获取稳定的归一化信噪比；
（3）利用信噪比和RCS的关系式求取目标RCS（雷达散射截面）；
（4）由RCS可以先判断出大中小目标类型；
（5）利用目标信息求取目标瞬时运行线速度，启动一阶滤波器，求取稳定的线速度；
（6）利用目标RCS和线速度，联合求解，判断目标类型。
3.1 具体数学求解公式如下
（1）归一化信噪比：
——信号处理目标信噪比，目标包络和/噪声电平；
，进行标定时所用脉宽；σ，工作时所用脉宽；
N——FFT点数；
R——目标距离；
Rmax——标定时目标距离（单兵开始距离）；
Pmax——最大功率（标定时使用功率）；
P——当前使用功率；
（2）归一化信噪比获取：
——本拍信噪比；
——上一拍信噪比；
α—— 滤波系数；取0.2；
（3）
σ1——单兵反射面积，按0.5m2计算；
——单兵标定时的信噪比；
——其它时间的信噪比；
（4）判断大中小目标：
σ<2m2：小目标；
2<σ<15m2：中目标；
σ>15m2：大目标；
（5）求实时线速度：
初始速度：
从第二拍开始计算速度：
X，Y，Z ——目标大地直角坐标；
α—— 滤波系数；取0.2；
t1，t2——前两拍时间；
（6）判目标类型：
σ<=2m2，V<= 4m/s：单兵类；
2<σ<=15m2，V>4m/s：中型卡车类；
σ>15m2，V>4m/s：重型卡车类；
2<σ<=15m2，V>40m/s：直升机类目标。
4 结论
上述方法结合了数学理论和工程实践，我们在雷达的科研使用过程中做了大量的考核论证，准确率可以达到75%，所以，该方法是行之有效的，期待对相同体制雷达能有很好的指导作用。
参考文献
[1]徐产兴.雷达目标识别技术及其新进展[J].雷达与对抗，1994（02）：1-2.
[2]许小剑.防空雷达中的目标识别技术[J].系统工程与电子技术，1996（05）：45-50.
[3]王昊，金林，王国宏.雷达目标分类识别技术[J].中国电子科学研究院学报，2004（03）：27-33.
作者简介
邓建国（1977-），男，工程师。主要研究方向为雷达系统总体。
刘赟（1975-），女，工程师。主要研究方向为雷达系统总体。
薛鹏（1985-），男，工程师。主要研究方向为雷达系统总体。
作者单位
陕西黄河集团有限公司 陕西省西安市 710043
