多雷达信号级数据融合技术研究

杜天有

摘 要：随着雷达技术的飞速发展，雷达性能获得了很大的提高，各种面向复杂背景的多雷达系统随之涌现。多雷达信息融合、协同探测等技术使分布在不同作战平台上的传感器实现信息共享、探测性能最大化。本文介绍了多雷达系统数据融合技术的发展，给出了多雷达数据融合常见的几种方法，重点介绍了信号级的数据融合技术原理，并仿真分析了信号级数据融合对雷达检测性能的提高。

关键词：数据融合；协同探测；雷达

中图分类号： TN958.92 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）17-144-2

0 引言

随着科学技术的进一步发展，新的威胁和作战方式层出不穷，对水面舰艇安全带来了极大威胁。敌方可以从隐身飞机、水面舰艇、潜艇上，对我发射精确制导的武器。同时敌方的电子干扰，及来自高空、低空、超低空、多批次、高强度与饱和攻击的威胁。这些威胁具有高快隐、低小慢（低被探测）等主要特征，使得单部雷达探测敌空中目标越来越困难、预警时间越来越短、拦截打击的难度越来越大，依赖单一的雷达已经无法满足作战系统的需求。

多雷达数据融合能产生比系统中单部雷达更有效、更精确的目标探测位置和识别威胁，并在此基础上，对战场态势和威胁等级进行估计，实现战场作战透明化，为软杀伤和硬摧毁直接提供作战所需精确数据。因而，协同探测在现代C4IKSR系统中得到了广泛的应用。多雷达信号和数据融合可以有效拓宽目标探测与时-空侦察监视的覆盖范围，增强目标探测的实时性，提高目标识别的准确性，改善系统的抗干扰性能，改进系统工作的可靠性、容错性，降低系统成本。

1 多雷达数据融合的分类

多雷达数据融合是利用多传感器信息进行多级别、多方面、多层次信息检测、相关、估计和综合以获得目标的状态和特征估计以及态势和威胁评估的一种多级别自动信息处理过程，它将不同来源、不同模式、不同时间、不同地点、不同表现形式的信息进行融合，最后得出被感知对象的更精确的描述。按照不同的融合级别、层次，多雷达数据融合可以分为航迹级融合、点迹级融合、信号级融合。（见表1）

2 多雷达信号级数据融合原理

由于雷达单个脉冲的回波能量有限，通常雷达采用多个脉冲串进行积累，以提高信噪比，然后再进行检测判决。但是在大多数情况下，由于雷达在一个波位上停留的时间有限，因此，对一个波位的回波信号进行积累的脉冲个数是有限的，单个雷达的回波信号积累提高信噪比的程度就会受到限制。多雷达信号级数据融合正是解决这个问题，通过一定的技术途径，让不同雷达站点之间的多个回波信号脉冲串能够进行积累，进一步提高信噪比。

多脉冲积累按处理方法分为相干积累和非相干积累。相干积累利用脉冲之间的相位关系获得信号幅度的叠加，而非相干积累是在包络检波之后进行，信号已经失去脉冲之间的相位关系，脉冲之间直接进行信号幅度的叠加。对单个雷达而言，现代雷达信号处理技术基本都采用相干技术，但是，在目前的技术水平下，由于不同站点之间的时间同步精度限制，多站雷达之间的信号融合只能进行信号非相干积累。

多雷达信号级数据融合过程如图1所示，每个雷达站点分别对重点区域进行旋转扫描、非相干积累，然后通过数据传输链路发送积累后的回波数据到融合处理中心，融合处理中心接收每个雷达节点的回波数据，然后进行目标的时空对准与融合检测。

图1 多雷达信号级数据融合过程

3 信号级数据融合对检测性能的改善

奈曼-皮尔逊准则在雷达信号检测中应用广泛，该准则要求在给定信噪比条件下，满足一定虚警概率时检测概率最大。检测性能的好坏体现在两个方面：①在给定的信噪比条件下，满足一定的虚警概率时，检测概率的大小；②满足一定的虚警概率、检测概率时，雷达对最小可检测信噪比的要求高低。下面从这两个方面进行仿真验证信号级数据融合对检测性能的改善。

3.1 融合对检测性能的提升

仿真情景假设有四个雷达站点，每个雷达站点的信噪比条件完全一致，满足一定的虚警概率时，仿真分析融合之后相对单站雷达检测概率能够提升多少。（见图2，图3）

可以看出，满足一定的虚警概率0.06（融合后检测门限因子1.18）时，检测概率由融合之前单站雷达的68%提高到100%。

3.2 融合对信号信噪比要求的降低

仿真情景假设雷达要求的检测性能是虚警概率Pfa=10-3，检测概率是Pd=95%，仿真分析融合之后与单站雷达相比要求的最小可检测信噪比降低多少dB。（见图4，图5）

可以看出，单站雷达满足给定的虚警概率Pfa=10-3、检测概率Pd=95%时，信噪比为9.6dB；融合之后，满足给定的虚警概率Pfa=10-3、检测概率Pd=95%时，信噪比为5.2dB；仿真表明4个雷达站点的信号级数据融合可以降低检测性噪比4.4dB。

4 结束语

为了有效地进行海上编队作战，必须通过发展分布式多平台协同探测的综合信息系统，其中多个传感器进行信号级数据融合是一种主要的协同探测方式。本文主要针对信号级数据融合协同探测技术进行研究，针对数据融合对雷达检测性能的提升进行仿真分析，仿真结果表明信号级数据融合能够有效提高探测系统的检测性能。

参 考 文 献

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