Hızlı Artık Arama Tablosu Yöntemine Dayalı Darbe Doppler Radar Aralığı Belirsizlik Çözünürlük Algoritması
Hong Xingyong
(The 38th Research Institute of China Electronics Technology Group Corporation, Hefei, Anhui 230031)
: Aralık belirsizliğini çözmek, ara frekans darbe tekrarlama frekansına sahip darbeli Doppler radarının temel teknolojilerinden biridir. Hızlı kalıntı arama tablosu yöntemini kullanarak PD radarının menzil belirsizliği problemini etkili bir şekilde çözmek için bir algoritma önerilmiştir. Algoritma daha az hesaplama gerektirir ve güçlü gerçek zamanlı işleme yeteneklerine sahiptir. Üçlü CPI ile simülasyon deneyi, algoritmanın düşük yanlış alarm olasılığının ve yüksek bulanıklığın doğruluğunu garanti edebileceğini ve PD radar sinyali işlemenin gerçek zamanlı işleme gereksinimlerini karşılayabileceğini göstermektedir.
: PD radarı; menzil belirsizlik çözümlemesi; hızlı; artık arama tablosu yöntemi
: TN957 belge tanımlama kodu: ADII: 10.19358 / j.issn.1674-7720.2017.04.025
Alıntı biçimi Hong Xingyong. Hızlı kalıntı arama tablosu yöntemine dayalı Darbeli Doppler radar aralığı belirsizlik çözüm algoritması J. Mikrobilgisayar ve Uygulama, 2017, 36 (4): 84-86.
0 Önsöz
Havadaki radar aşağı görüş modunda alçak irtifa hedefleri tespit ettiğinde, hedef, yer-deniz karmaşası ve radar arasında göreceli hareket vardır ve hedef yankı yoğunluğu yer ve deniz karmaşasınınkinden çok daha küçüktür [1]. Darbeli Doppler (PD), hedefleri yer ve deniz dağınıklığından ayırmak için frekans etki alanı filtrelemesini kullanır. PD, havadan radar sinyal işlemede yaygın olarak kullanılmaktadır. PD modlu radarlar çoğunlukla lise darbe tekrarlama frekansını (PRF) kullandığından, mesafe ve hız belirsizliği ile ilgili sorunlar vardır. PD sistem radarının bulanıklaştırılması, havadan radar sinyal işlemenin pratik uygulamasında temel sorundur. Defuzzifikasyonun performansı, defuzzifikasyon algoritmasına bağlıdır, Defuzzifikasyon algoritmasının kalitesi, hedefin algılama olasılığını ve yanlış alarm olasılığını doğrudan etkiler ve daha sonra havadan radarın veri işleme, izleme yeteneği ve algılama gücünü doğrudan etkiler. Doğruluk ve gerçek zamanlı, bulanıklaştırma algoritmasını ölçen iki unsurdur.
PD radar, mesafe belirsizliğini önlemek için çok frekanslı PRT yöntemini kullanır. Son literatür [23] yeni algoritmalar önerdi: artık arama tablosu yöntemi, grup algoritması, kayan pencere ilişkilendirici yöntemi ve mesafe belirsizliğini çözmek için ağırlıklı hızlı kümeleme yöntemi ve bu algoritmalar Sunzi teoremine (artık sayı yöntemi), arama tablosuna dayanmaktadır. Yönteme ve tek boyutlu kümelemeye dayanır. Sun Tzu teoreminin avantajı, hızlı ve doğru olması ve hesaplama miktarının küçük olmasıdır. Dezavantajı, PRT'nin karşılıklı asal olmasını gerektirmesidir (eş asal, birbirleri arasında ortak bir bölen olmadığı, ancak tüm asal sayıların olmadığı anlamına gelir) ve hata olasılığının yüksek olmasıdır (çeşitli girişimler nedeniyle) , Gürültü ve dağınıklık var). Tek boyutlu küme algoritmasının avantajı, bulanıklaştırma doğruluğunun çok yüksek olmasıdır, ancak dezavantajı büyük miktarda hesaplama olmasıdır. Taramalı tablo bulanıklaştırma algoritması, basit hesaplama ve düşük hata olasılığı avantajlarına sahiptir. Kalan yöntemin ve taramalı tablo yönteminin avantajlarını kullanarak, bu makale, mesafe bulanık algoritmasını çözmek için hızlı kalan arama tablosu önermektedir.
1PD radar menzil belirsizliği sorunu
PD radar sinyalinin darbe tekrarlama periyodunun Tr olduğunu, sinyalin dalga boyunun olduğunu, radarın yankı hedefini tespit etme gecikmesinin t ve c'nin ışık hızı olduğunu varsayalım. t > Tr'de, radarla iletilen darbe algılama hedefinin yankısı, yalnızca birkaç darbe tekrarlama döngüsünden sonra radar alıcısı tarafından alınabilir, bu da iletilen ve alınan darbe spektrumu arasındaki karşılık gelen ilişkinin frekans alanında kaotik görünmesine neden olur ve aynı mesafede birkaç tane olabilir. Hedefin spektrumu. Bu fenomene radar belirsizlik aralığı denir. Radarın maksimum kesinlik aralığı:
Rmax = cTr2 (1)
TTr olduğunda, PD radar tarafından tespit edilen hedef menzili, Şekil 1'de gösterildiği gibi belirsiz değildir; t > Tr'de PD radarı tarafından tespit edilen mesafe, Şekil 2'de gösterildiği gibi bulanıktır.
PD radarının menzil belirsizliğinin nedeni, PD radarının belirli bir yankı tarafından hangi darbenin yayınlandığını doğrudan ayırt edememesidir.
PD sistem radarı, menzil belirsizliği problemini çözmek için farklı darbe tekrarlama frekanslarına (CPI = 1 / PRF) fi sahip çoklu gönderme sinyalleri kullanır. PD radar sisteminin bant genişliği B ile belirlenen aralık birim boyutu R, R = C2B. N darbe tekrarlama frekansı olduğunu varsayalım fi (1,2, ..., N), farklı fi'ye (1,2, ..., N) karşılık gelen mesafe birimlerinin sayısı Ri (1,2, ..., N), hedef dönüş N farklı fi'deki dalgaya karşılık gelen görünür mesafe ri (1,2, ..., N) 'dir, bu durumda radar algılama hedefinin gerçek menzil birimi R'dir, burada Ri, ri ve R'nin tümü mesafe birimine bağlıdır. . N CPI'ler bir dizi ilgili ölçüm değerini ölçer ve bir dizi uygunluk denklemi oluşturur:
ri = R% Ri, i = 1,2,, N (2)
Bu formülün oluşum süreci, tek boyutlu uzaydan çok boyutlu sonlu uzaya dönüşümdür. Bulanıklaştırma sorunu aslında çok boyutlu sonlu bir uzaydan tek boyutlu sonlu uzaya dönüşümdür [4].
2 Kalan mesafe tablosu oluşturun
Menzil belirsizliğini çözmek için, uyum denklemi her zaman maksimum tespit menzili ünite numarası ile darbe radarının minimum tespit menzili ünite numarası arasında hesaplanır. Her CPI'de, hedef mesafenin maksimum bulanıklık sayısı sınırlıdır. Bu nedenle, radar algılama gücü aralığı içinde, bu makale adım olarak her tekrarlama frekansı CPI'nin maksimum belirsizlik mesafesinin tam sayı katını kullanır, sırasıyla r1, r2, ..., rM hesaplar ve mesafe belirsizliğini çözmek için bunları saklar. Tablo. 3 katlı bir CPI kalıntı tablosu oluşturma adımları aşağıdaki gibidir:
(1) Radar algılama gücü aralığı içinde, her PRF için hedefin olası tüm menzil belirsizliklerine karşılık gelen R1, R2, ..., RK mesafelerini listeleyin; burada K, Rki = ri + kiRuai'ye bağlıdır (i = 1, 2,3'te Ki) (i = 1,2,3).
(2) Üçlü CPI'ye göre hesaplanan Rua1, Rua2 ve Rua3 küçükten büyüğe doğru düzenlenmiştir.
(3) Radar algılama aralığının maksimum mesafe birimi numarası R'max ve minimum mesafe birimi numarası R'min'e göre, kalan mesafe tablosu Tablo 1'de gösterildiği gibi üçlü CPI ile oluşturulur.
(4) PD radarı, R mesafesindeki bir hedefi tespit eder ve Tablo 1'deki her CPI'ye karşılık gelen görsel mesafe modunu (R, Ruai) hızlı bir şekilde bulur. Arama sonucu, mesafe belirsizliğinin çözüldüğünü gösteren 2 CPI'den büyük veya ona eşittir. , PD radarı tarafından R mesafesindeki tespit edilen hedef gerçek bir hedeftir.
(5) Eğer ben < K, (3) ve (4) adımlarına atlayın. Tablo 1 Mesafe bulanık artık tablosu Mesafe birim numarası CPI1CPI2CPI3RminMod (Rmin, Rua1) Mod (Rmin, Rua2) Mod (Rmin, Rua3) RMod (R , Rua1) Mod (R , Rua2) Mod (R , Rua3) RmaxMod (Rmax, Rua1) Mod (Rmax, Rua2) Mod (Rmax, Rua3)
3 algoritma mühendisliği gerçekleştirme
Sabit yanlış alarm (CFAR) tespitinden sonra her CPI tespit hedefinin orijinal bilgisine dayalı olarak bulanık mesafe tablosunu doldurun. Şekil 3 Mesafe bulanıklık çözünürlüğünün akış şeması Bulanıklaştırma kriteri karşılanırsa, hedef izlemenin genlik ve kanal bilgisi çıktılanacaktır; bulanıklaştırma kriteri karşılanmazsa, mesafe bulanıklığı çözünürlüğünün bitip bitmediğine karar verilir. Mesafe bulanıklaştırma çözümü bitmemişse, mesafe bulanıklığını tekrar çözmek için mesafe birimine 1 ekleyin. Mesafe bulanık çözünürlüğün mühendislik gerçekleştirme süreci Şekil 3'te gösterilmektedir.
4 Simülasyon deneyi
Bu makale örnek olarak üçlü CPI'yi alıyor, 2/3 kriterini benimsiyor, PD radar sisteminin bant genişliği 0.5 MHz ve maksimum radar algılama birimi aralığı 6.000'dir. Bu yazıda önerilen algoritma, CFAR tarafından tespit edilen radar hedefi tarafından tespit edilen yankının menzil belirsizliğini çözmek için kullanılır ve nihai çıktı sonucu, menzil birimi ve hedef izleme bilgisini temsil eden Doppler kanalıdır. Her CPI CFAR tarafından tespit edildikten sonra, birçok hedef vardır ve hedefler çok fazla gürültü içerir CPI1, CPI2 ve CPI3 tarafından tespit edilen hedef izler, mesafe bulanıklığı çözüldükten sonra Şekil 4 ila Şekil 6'da gösterilmektedir.
Simülasyon deneyleri aracılığıyla, Şekil 4-6'nın, algoritmanın hesaplama gücünün, radar sinyali işlemenin gereksinimlerini belirli bir dalga konumunda gerçek zamanlı işleme yeteneklerinde karşılayabildiğini, bulanıklaştırma sonuçlarının yüksek doğruluğunu sağladığını ve yanlış alarm olasılığını etkili bir şekilde bastırdığını gösterdiği görülebilir.
5. Sonuç
Bu makale, PD radarı için hızlı kalıntı arama tablosu yöntemine dayalı bir aralık belirsizliği çözümleme algoritması önermektedir Algoritmanın anahtarı, bir artık menzil tablosu oluşturmaktır. Örnek olarak yüksek CPI'yi alın, 2/3 kriterini karşılayın ve simülasyon deneyleri yapın. Simülasyon deney sonuçları, algoritmanın menzil belirsizliği için hesaplama miktarını etkili bir şekilde azaltabildiğini, PD radar sinyal işlemenin gerçek zamanlı gereksinimlerine uyum sağlayabildiğini ve yanlış hedefleri etkili bir şekilde bastırabilen yüksek bir bulanıklaştırma doğruluk oranına sahip olduğunu göstermektedir.
Referanslar
[1] Ben De, Wei Chuan'an, Lin Youquan Havadan Radar Teknolojisi M. Pekin: Electronic Industry Press, 2006.
2 Zeng Tao, Long Teng Yeni bir darbeli Doppler radar bulanıklaştırma algoritması J. Chinese Journal of Electronics, 2000,28 (12): 99-101.
[3] Wu Tao, Qu Qiang, Yuan Sijie, vd. Düşük tekrarlı darbe radar hızı belirsizliğini çözmek için yeni bir yöntem J. Journal of System Simulation, 2009, 21 (S2): 31-33, 42.
[4] Hong Yi, Darbeli Doppler radarının hız belirsizliğini çözme J Modern Science and Technology, 1995 (1): 18-23.
