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          單目標跟蹤:準確度、精度與判別式

          自動跟蹤

          本章介紹了跟蹤檢測目標的技術。使用雷達硬件和雷達信號處理實現跟蹤, 從而形成一個閉環系統。

          這里將對單目標跟蹤(STT)邊跟蹤邊掃描(TWS)模式進行分析討論。在我們探討跟蹤測量和方法之前,需要定義一些術語。

          估計、準確性和精確度通常用于描述跟蹤的不同方面。

          估計可以應用于任何參數的值,該參數的值分為兩種情況:(1)僅在與干擾相結合時才能測量,例如熱噪聲(圖31-1);(2)不能直接測量,例如基于一系列距離測量的距離速率。根據該定義,雷達系統測量或計算的每個參數,無論多么精確,都是估計值。

          準確度精度

          通常,兩者都指數量的測量,其在跟蹤中包括目標參數,例如真實范圍,速度和方位。因此,測量值表示雷達系統對目標的真實參數的估計。

          判別式通常由執行測量的硬件或軟件輸出與跟蹤誤差的真實值的關系圖表示。曲線的線性部分的斜率是判別式并且確定測量的靈敏度。通常,斜率隨著信噪比的增加而增加。

          判別式的一個重要特征是它們通常是歸一化的,因此無量綱。因此,不一定需要精確測量電壓或功率電平。此外,除了信噪比的影響之外,跟蹤誤差的測量值不隨信號強度而變化。

          它與目標的大小、范圍、機動和雷達散射截面積(RCS)起伏無關。如果需要,可以通過將判別式乘以預先計算的常數來給出。在整個跟蹤過程中使用判別式,其目的是改進目標測量參數的估計,例如距離、多普勒和方位角。

          單目標跟蹤

          單目標跟蹤可提供有關目標當前位置、速度和加速度的連續且準確的數據,所有這些數據都可能不斷變化。為實現此目的,通常針對距離、多普勒頻率和角度建立單獨的半獨立跟蹤回路。

          跟蹤回路中包含的功能。跟蹤環路可分為四個基本功能:測量,濾波,控制和響應。

          測量是確定參數的最新值與雷達的當前參數認知之間的差異,這便是跟蹤誤差。

          濾波處理連續測量,以最小化由于目標閃爍、熱攪動和其他干擾源引起的隨機變化(噪聲)。跟蹤精度主要取決于如何有效地進行過濾。跟蹤濾波器可以被認為是低通濾波器,其關鍵參數是截止頻率和增益。

          這些約束不斷根據信噪比、目標的潛在機動以及雷達承載飛機的實際機動進行調整,以消除盡可能多的噪聲而不會引入過多的時滯(特別是在機動過程中)?刂剖菫V波器輸出的計算的命令的生成,以減少跟蹤誤差(盡可能接近零)。

          響應是給出命令的硬件或軟件的操作。響應和參數的當前實際值之間的差異反饋到輸入,關閉循環以便重復整個過程。 通過連續迭代,可以獲得非常高的精度跟蹤參數。

          改進距離估計。通過使用稱為早期門、后期門的技術,可以改善對單個目標的距離的雷達估計。距離門被分成兩個部分(或門),其中一個部分相對于另一部分移動半個距離門。因此,目標可以同時出現在兩個門中,如圖31-5所示。

          在該示例中,目標位于距離門的中心,因此其響應在早期和后期門之間被平均分配。如果更多的目標回波位于早期門中而不是后期門中,則在早期門中測量的電壓將更大。這被稱為距離判別式。 因此,通過測量早期和后期門中的響應之間的電壓差,更精確地確定目標位置,其精度優于范圍分辨率所暗示的精度。