本發(fā)明屬于雷達(dá)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種真假目標(biāo)的鑒別方法，可用于實現(xiàn)組網(wǎng)雷達(dá)對欺騙式干擾的有效對抗。

背景技術(shù)：

在如今復(fù)雜的電磁環(huán)境環(huán)境中，為了保證真實目標(biāo)的隱蔽性，通常采用在真目標(biāo)的周圍施放干擾機(jī)，對接收到的雷達(dá)探測信號進(jìn)行干擾調(diào)制，改變其參數(shù)后轉(zhuǎn)發(fā)回雷達(dá)的方式，用以擾亂雷達(dá)對真目標(biāo)的檢測和跟蹤。近年來數(shù)字射頻存儲器DRFM的逐漸發(fā)展和成熟為干擾機(jī)產(chǎn)生高逼真度的假目標(biāo)提供了有利條件。但是欺騙式假目標(biāo)的存在會造成雷達(dá)系統(tǒng)資源的大量損耗，使單一雷達(dá)對抗欺騙式干擾的成本和復(fù)雜度都逐漸增加，需要重新開辟一條對抗欺騙式干擾的道路。

為了更快、更準(zhǔn)確地獲得目標(biāo)信息并確保信息來源的穩(wěn)定性，通常將各類雷達(dá)配合使用，形成組網(wǎng)雷達(dá)系統(tǒng)。兩坐標(biāo)雷達(dá)造價經(jīng)濟(jì)、簡單實用，僅能獲得目標(biāo)距離信息與方位角信息，三坐標(biāo)雷達(dá)探測精度高、能夠同時測量得到目標(biāo)距離、方位、高度信息，如今已被廣泛使用。由于三坐標(biāo)雷達(dá)組網(wǎng)系統(tǒng)構(gòu)建困難、造價昂貴，因此現(xiàn)有組網(wǎng)雷達(dá)系統(tǒng)大部分采用兩坐標(biāo)雷達(dá)連接成網(wǎng)的方式，通過對各節(jié)點雷達(dá)的量測信息進(jìn)行數(shù)據(jù)融合以實現(xiàn)對真假目標(biāo)的鑒別。

上述組網(wǎng)雷達(dá)假目標(biāo)鑒別方法僅利用到了目標(biāo)的距離和方位角信息，并未有效利用目標(biāo)的俯仰角信息，造成目標(biāo)信息利用率的降低，對真目標(biāo)的鑒別精度以及組網(wǎng)雷達(dá)被欺騙的概率造成不利影響。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對上述組網(wǎng)雷達(dá)系統(tǒng)對抗欺騙式假目標(biāo)的問題，提出了一種聯(lián)合兩坐標(biāo)雷達(dá)和三坐標(biāo)雷達(dá)統(tǒng)計量的假目標(biāo)鑒別方法，以提高目標(biāo)信息的利用率，在保證真實目標(biāo)鑒別精度的同時，降低組網(wǎng)雷達(dá)被欺騙概率。

本發(fā)明的技術(shù)思想是對現(xiàn)有僅利用單一形式組網(wǎng)雷達(dá)鑒別假目標(biāo)的方法進(jìn)行改進(jìn)，聯(lián)合利用兩坐標(biāo)雷達(dá)和三坐標(biāo)雷達(dá)的統(tǒng)計量進(jìn)行假目標(biāo)鑒別，其實現(xiàn)方案包括如下：

(1)組網(wǎng)雷達(dá)系統(tǒng)中的三坐標(biāo)雷達(dá)對目標(biāo)進(jìn)行檢測，得到不同時刻各個目標(biāo)的量測值為其中，分別為第i個目標(biāo)在第k個時刻相對于三坐標(biāo)雷達(dá)的徑向距離、方位角和俯仰角信息，i＝1,2,...,M，M為雷達(dá)檢測到目標(biāo)的個數(shù)，k＝1,2,...,T，T為三坐標(biāo)雷達(dá)跟蹤目標(biāo)的時間總長度；

(2)組網(wǎng)雷達(dá)系統(tǒng)中的兩坐標(biāo)雷達(dá)對目標(biāo)進(jìn)行檢測，得到不同時刻各個目標(biāo)的量測值為其中，分別為第i個目標(biāo)在第k個時刻相對于兩坐標(biāo)雷達(dá)的徑向距離、方位角信息；

(3)根據(jù)步驟(1)中得到的三坐標(biāo)雷達(dá)對目標(biāo)的量測信息，計算目標(biāo)于不同時刻在直角坐標(biāo)系中的位置信息M_i(k)＝[x_i(k),y_i(k),z_i(k)]，其中，x_i(k)、y_i(k)、z_i(k)分別為第i個目標(biāo)于第k個時刻在直角坐標(biāo)系中x軸、y軸、z軸的位置信息。

(4)利用步驟(3)中得到的每個目標(biāo)于不同時刻在直角坐標(biāo)系中的位置信息，聯(lián)合兩坐標(biāo)雷達(dá)的位置信息進(jìn)行計算，得到目標(biāo)在不同時刻下相對兩坐標(biāo)雷達(dá)的位置信息其中，分別為計算得到的目標(biāo)距兩坐標(biāo)雷達(dá)的距離和方位角；

(5)通過計算步驟(4)中得到的目標(biāo)在不同時刻下相對兩坐標(biāo)雷達(dá)的位置信息估計值U_j(k)的偏導(dǎo)數(shù)，計算目標(biāo)的距離-方位角聯(lián)合方差

5a)計算第i個目標(biāo)在第k個時刻下相對于兩坐標(biāo)雷達(dá)的距離估計值對三坐標(biāo)雷達(dá)的徑向距離方位角和俯仰角信息的偏導(dǎo)數(shù)；

5b)計算第i個目標(biāo)在第k個時刻下相對于兩坐標(biāo)雷達(dá)的方位角估計值對三坐標(biāo)雷達(dá)的徑向距離方位角和俯仰角信息偏導(dǎo)數(shù)；

5c)聯(lián)合5a)、5b)中計算的偏導(dǎo)數(shù)和雷達(dá)的量測精度，計算目標(biāo)的距離-方位角聯(lián)合方差

(6)對步驟(4)中得到的目標(biāo)在不同時刻下相對兩坐標(biāo)雷達(dá)的距離、方位角信息估計值U_j(k)與步驟(2)中得到的兩坐標(biāo)雷達(dá)對目標(biāo)的量測值做差值，得到距離差值ε_r(k)和方位角差值ε_θ(k)，對距離差值和方位角差值求和得到聯(lián)合差值ε(k)＝ε_θ(k)+ε_r(k)，并計算ε(k)的方差σ²(k)；

(7)構(gòu)造基于n次量測值的檢驗統(tǒng)計量：由于雷達(dá)的測距和測角誤差服從相互獨立的零均值高斯分布，因此ε(k)也近似服從零均值的高斯分布，因此檢驗統(tǒng)計量Δ服從他方分布；

(8)根據(jù)雷達(dá)用戶給定的判決門限，即期望的真目標(biāo)檢測概率η，將統(tǒng)計檢驗量Δ與判決門限進(jìn)行比較：若Δ大于判決門限η，則判定三坐標(biāo)雷達(dá)的量測是假目標(biāo)產(chǎn)生的；若Δ小于判決門限η，則判定三坐標(biāo)雷達(dá)的量測是真目標(biāo)產(chǎn)生的，以此完成對真假目標(biāo)的鑒別。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點：

1、易于實現(xiàn)

本發(fā)明由于聯(lián)合利用了兩坐標(biāo)雷達(dá)和三坐標(biāo)雷達(dá)對真假目標(biāo)進(jìn)行鑒別，使雷達(dá)進(jìn)行組網(wǎng)的方式更加靈活，在實際應(yīng)用中更易于實現(xiàn)。

2、提高目標(biāo)信息利用率

本發(fā)明在鑒別真假目標(biāo)的過程中，由于利用到了目標(biāo)的俯仰角信息，提高了目標(biāo)位置信息的利用率

附圖說明

圖1是本發(fā)明的實現(xiàn)流程圖；

圖2是用本發(fā)明進(jìn)行真假目標(biāo)鑒別仿真時，真目標(biāo)在ENU坐標(biāo)系下的三維軌跡圖；

圖3是用本發(fā)明進(jìn)行真假目標(biāo)鑒別仿真時，其真目標(biāo)的正確鑒別概率和假目標(biāo)誤鑒別概率隨目標(biāo)量測個數(shù)變化關(guān)系圖；

圖4是用本發(fā)明進(jìn)行真假目標(biāo)鑒別仿真時，其真目標(biāo)正確鑒別概率和假目標(biāo)誤鑒別概率隨兩坐標(biāo)雷達(dá)測角精度變化關(guān)系圖。

具體實施方式

參照圖1，本發(fā)明的具體實現(xiàn)步驟如下：

本發(fā)明是基于組網(wǎng)雷達(dá)系統(tǒng)所進(jìn)行的真假目標(biāo)鑒別工作。組網(wǎng)雷達(dá)系統(tǒng)是指將多個雷達(dá)通過合理布站連接成網(wǎng)，本發(fā)明中用到的組網(wǎng)雷達(dá)系統(tǒng)中包括兩坐標(biāo)雷達(dá)與三坐標(biāo)雷達(dá)，各節(jié)點雷達(dá)將量測信息傳送到數(shù)據(jù)融合中心，在數(shù)據(jù)融合中心統(tǒng)一進(jìn)行數(shù)據(jù)處理工作。

步驟1，用三坐標(biāo)雷達(dá)對目標(biāo)進(jìn)行量測。

用組網(wǎng)雷達(dá)系統(tǒng)中的三坐標(biāo)雷達(dá)對目標(biāo)進(jìn)行檢測，三坐標(biāo)雷達(dá)能夠同時測量得到目標(biāo)的三維信息，假設(shè)得到不同時刻各個目標(biāo)的量測值為：其中，分別為第i個目標(biāo)在第k個時刻相對于三坐標(biāo)雷達(dá)的徑向距離、方位角和俯仰角信息，i＝1,2,...,M，M為雷達(dá)檢測到目標(biāo)的個數(shù)，k＝1,2,...,T，T為三坐標(biāo)雷達(dá)跟蹤目標(biāo)的時間總長度。

步驟2，用兩坐標(biāo)雷達(dá)對目標(biāo)進(jìn)行量測。

用組網(wǎng)雷達(dá)系統(tǒng)中的兩坐標(biāo)雷達(dá)對目標(biāo)進(jìn)行檢測，兩坐標(biāo)雷達(dá)能夠量測得到目標(biāo)的二維信息，假設(shè)得到不同時刻各個目標(biāo)的量測值為：其中，分別為第i個目標(biāo)在第k個時刻相對于兩坐標(biāo)雷達(dá)的徑向距離、方位角信息；

步驟3，計算目標(biāo)在直角坐標(biāo)系中的位置信息。

由于各節(jié)點雷達(dá)的量測時間不同步，為了各節(jié)點雷達(dá)中的數(shù)據(jù)能夠在數(shù)據(jù)融合中心進(jìn)行統(tǒng)一處理，需要根據(jù)步驟1中得到的三坐標(biāo)雷達(dá)對目標(biāo)的量測信息，計算目標(biāo)于不同時刻在直角坐標(biāo)系中的位置信息M_i(k)＝[x_i(k),y_i(k),z_i(k)]，

其中，x_i(k)、y_i(k)、z_i(k)分別為第i個目標(biāo)于第k個時刻在直角坐標(biāo)系中x軸、y軸、z軸的位置信息，計算公式如下：

式中，分別為步驟(1)得到的目標(biāo)相對于三坐標(biāo)雷達(dá)的徑向距離、方位角和俯仰角信息，x₁、y₁、z₁分別為三坐標(biāo)雷達(dá)在統(tǒng)一坐標(biāo)系下的x軸坐標(biāo)、y軸坐標(biāo)和z軸坐標(biāo)。

步驟4，計算目標(biāo)相對于兩坐標(biāo)雷達(dá)的位置信息。

利用步驟3中得到的每個目標(biāo)于不同時刻在直角坐標(biāo)系中的位置信息，聯(lián)合兩坐標(biāo)雷達(dá)的位置信息進(jìn)行計算，得到目標(biāo)在不同時刻下相對兩坐標(biāo)雷達(dá)的位置信息

其中，分別為計算得到的目標(biāo)距兩坐標(biāo)雷達(dá)的距離和方位角，計算公式如下：

式中，x₁、y₁、z₁、x₂、y₂、z₂分別為三坐標(biāo)雷達(dá)與兩坐標(biāo)雷達(dá)在統(tǒng)一坐標(biāo)系下的x、y、z軸坐標(biāo)。

步驟5，計算目標(biāo)的距離-方位角聯(lián)合方差。

通過計算步驟4中得到的目標(biāo)在不同時刻下相對兩坐標(biāo)雷達(dá)的位置信息估計值U_j(k)的偏導(dǎo)數(shù)，計算目標(biāo)的距離-方位角聯(lián)合方差

5a)計算第i個目標(biāo)在第k個時刻下相對于兩坐標(biāo)雷達(dá)的距離估計值對三坐標(biāo)雷達(dá)的徑向距離方位角和俯仰角信息的偏導(dǎo)數(shù):

其中，x_i(k)、y_i(k)、z_i(k)分別為第i個目標(biāo)于第k個時刻在直角坐標(biāo)系中x軸、y軸、z軸的位置信息；

5b)計算第i個目標(biāo)在第k個時刻下相對于兩坐標(biāo)雷達(dá)的方位角估計值對三坐標(biāo)雷達(dá)的徑向距離方位角和俯仰角信息偏導(dǎo)數(shù):

其中，x₂、y₂、z₂分別為兩坐標(biāo)雷達(dá)在統(tǒng)一坐標(biāo)系下的x軸坐標(biāo)和y軸坐標(biāo)坐標(biāo)；

5c)聯(lián)合5a)和5b)中計算的偏導(dǎo)數(shù)和雷達(dá)的量測精度，計算目標(biāo)的距離-方位角聯(lián)合方差

其中，分別為雷達(dá)的測距精度、測方位角精度和測俯仰角精度。

步驟6，計算距離和方位角聯(lián)合差值及其方差。

6a)計算目標(biāo)在不同時刻下相對兩坐標(biāo)雷達(dá)的距離估計值與兩坐標(biāo)雷達(dá)測量得到的目標(biāo)的距離的差值：

6b)計算目標(biāo)在不同時刻下相對兩坐標(biāo)雷達(dá)的方位角與兩坐標(biāo)雷達(dá)測量得到的目標(biāo)的方位角的差值：

6c)將6a)和6b)中得到的兩個差值相加，得到聯(lián)合差值：

6d)計算6c)中聯(lián)合差值ε_j(k)的方差σ²(k)：

其中，r¹為三坐標(biāo)雷達(dá)測量得到的目標(biāo)的距離，θ¹為三坐標(biāo)雷達(dá)測量得到的目標(biāo)的方位角、為三坐標(biāo)雷達(dá)測量得到的目標(biāo)的俯仰角；分別為雷達(dá)的測距精度、測方位角精度和測俯仰角精度。

步驟7，構(gòu)造檢驗統(tǒng)計量。

根據(jù)步驟6中計算得到的聯(lián)合差值ε_j(k)及其方差σ²(k)構(gòu)造基于n次量測值的檢驗統(tǒng)計量：

由于雷達(dá)的測距和測角誤差服從相互獨立的零均值高斯分布，因此ε_j(k)也近似服從零均值的高斯分布，所以檢驗統(tǒng)計量Δ服從他方分布，

步驟8，根據(jù)判決門限進(jìn)行真假目標(biāo)鑒別。

根據(jù)雷達(dá)用戶給定的判決門限，即期望的真目標(biāo)檢測概率η，將統(tǒng)計檢驗量Δ與判決門限進(jìn)行比較：若Δ大于判決門限η，則判定三坐標(biāo)雷達(dá)的量測是假目標(biāo)產(chǎn)生的；若Δ小于判決門限η，則判定三坐標(biāo)雷達(dá)的量測是真目標(biāo)產(chǎn)生的，以此完成對真假目標(biāo)的鑒別。

本發(fā)明對抗距離欺騙干擾的能力可通過以下仿真實驗進(jìn)一步驗證。

1.實驗場景：

以某兩坐標(biāo)-三坐標(biāo)雷達(dá)系統(tǒng)為實驗場景，建立ENU直角坐標(biāo)系。三坐標(biāo)雷達(dá)的坐標(biāo)為(10089,0,0)，兩坐標(biāo)雷達(dá)的坐標(biāo)為(11770,-12771，0)。目標(biāo)起始位置為(82206,0,80000)，速度為2km/s，與地面的傾角為38.9°，往正西方向移動、彈道在xoy平面上的投影與x軸的重合，圖2顯示了真目標(biāo)在ENU坐標(biāo)系下的三位軌跡圖，圖2中圓形表示三坐標(biāo)雷達(dá)的位置，三角形表示兩坐標(biāo)雷達(dá)的位置。

假設(shè)目標(biāo)攜帶自衛(wèi)式多假目標(biāo)干擾機(jī)，在目標(biāo)前后各產(chǎn)生1個欺騙距離為2500m的假目標(biāo)。通過蒙特卡洛實驗統(tǒng)計真目標(biāo)的正確鑒別概率及假目標(biāo)的誤鑒別概率，仿真中設(shè)定允許的漏鑒別概率為0.05，蒙特卡洛仿真次數(shù)為1000。

兩坐標(biāo)-三坐標(biāo)雷達(dá)系統(tǒng)中節(jié)點雷達(dá)量測精度如下表1所示，雷達(dá)采樣間隔均為1s。

表1各節(jié)點雷達(dá)參數(shù)信息表

2.實驗內(nèi)容與結(jié)果分析

實驗1，改變目標(biāo)量測個數(shù)，變化范圍為0個到30個，用本發(fā)明所提出的方法進(jìn)行真假目標(biāo)的鑒別，得到真目標(biāo)的正確鑒別概率與假目標(biāo)誤鑒別概率的變化，結(jié)果如圖3所示。其中圖3(a)為真目標(biāo)的鑒別概率變化曲線，圖3(b)為假目標(biāo)誤鑒別概率變化曲線。

由圖3(a)可以看出：隨著目標(biāo)量測個數(shù)的增加，本發(fā)明對真目標(biāo)的正確鑒別概率基本不變，保持在95％左右；由圖3(b)可以看出：隨著目標(biāo)量測個數(shù)的增加，該鑒別方法對假目標(biāo)的誤鑒別概率很快減小，說明使用本發(fā)明在進(jìn)行真假目標(biāo)鑒別時，若想同時得到大的正確鑒別概率和小的誤鑒別概率，則需要增加觀測樣本的數(shù)量。

實驗2，改變兩坐標(biāo)雷達(dá)的測角誤差，變化范圍為0°到4°，用本發(fā)明所提出的方法進(jìn)行真假目標(biāo)的鑒別，得到真目標(biāo)檢測概率與假目標(biāo)誤鑒別概率的變化，結(jié)果如圖4所示。其中圖4(a)為真目標(biāo)的鑒別概率變化曲線，圖4(b)為假目標(biāo)誤鑒別概率變化曲線。

由圖4(a)可以看出：隨著兩坐標(biāo)雷達(dá)測角誤差的增大，本發(fā)明方法對真目標(biāo)的正確鑒別概率基本不變；由圖4(b)可以看出：隨著兩坐標(biāo)雷達(dá)測角誤差的增大，本發(fā)明方法對假目標(biāo)的誤判概率明顯增大。