基于UKF航迹滤波的干扰目标智能识别算法研究
王铮 韩宝玲
摘要：针对雷达导引头末制导阶段抗干扰技术，建立了典型的距离-速度拖引干扰模型，采用无迹卡尔曼滤波（UKF），研究了基于速度、加速度、过载等指标的干扰目标智能识别技术。首先建立距离-速度拖引干扰模型，通过引入弹目相对距离、径向速度、高低角与方位角建立了系统跟踪模型。其次，给出了基于UKF实现目标跟踪与识别的滤波框架。在此基础上，以径向速度、径向加速度、角加速度与过载为评价指标，建立了目标智能识别指标体系。最后，通过典型的目标运动模型（目标跃升），对目标施加的四次距离-速度拖引干扰（两次前拖、两次后拖）进行目标识别。仿真结果表明，利用UKF滤波信息能够有效实现对距离-速度拖引干扰下的干扰和目标智能识别，仿真结果验证了该识别方法的可行性与有效性。
关键词：航迹滤波;目标智能识别;抗干扰;距离-速度拖引;无迹卡尔曼滤波
中图分类号：TJ760;TJ765.3文献标识码：A文章编号：1673-5048（2019）01-0083-06[SQ0]
0引言
现代导弹导引头利用雷达、红外等进行目标检测与识别。雷达是一种通过发射特定的电磁波来照射目标，然后对其所接收的目标回波信号进行分析处理以获得所需目标运动参数的电子系统[1-2]。雷达干扰与抗干扰技术也在不断地发展之中。雷达干扰主要分为压制式干扰与欺骗式干扰，欺骗式干扰主要分为距离欺骗、速度欺骗以及距离-速率联合欺骗[3-4]。
针对雷达导引头末制导阶段抗有源欺骗干扰，国内外提出了很多具有实际参考价值的雷达抗干扰技术。文献[5]分析了干扰信号产生机理及雷达作用机理，研究了基于过程的波门拖引识别干扰信号的模型框架。文献[6]分析了各种有源欺骗的原理，建立了基于速度-角度以及距离-角度的系统跟踪模型，结合UKF滤波算法实现了对目标的干扰识别，但是该方法只是针对二维平面模型，未给出三维情况下的目标识别。文献[7]针对距离-速度同步拖引欺骗干扰下的机动目标跟踪问题，研究了利用接收机自动增益控制电压和目标个数突变信息的干扰判决方式，最后利用UKF实现对目标的跟踪。
根据上述国内外研究现状可以看出，针对航迹滤波的目标识别方法研究相对较少，且大多为二维平面跟踪模型。本文针对欺骗式干扰中的距离-速度拖引式干扰，建立了典型的距离-速度拖引干扰及系统三维跟踪模型，通过无迹卡尔曼滤波算法实现对目标航迹滤波，根据估计的目标速度、加速度、角加速度、过载等信息进行目标识别，最后通过仿真实验验证了本文方法的可行性与正确性。
1系统模型建立
1.1距离-速度干扰原理
距离-速度联合欺骗干扰主要针对能够对距
根据仿真参数，针对目标跃升运动，仿真结果如图3～11所示。图3～4为利用导引头测量得到的径向速度以及根据式（15）计算得到的径向距离变化率。从图中可以看出，径向距离变化率与径向速度在仿真过程中始终保持一致，虽然在拖引施加点处有跳变，但是两者始终保持一致。因此，通过径向距离变化率与径向速度之差，无法进行目标识别。
图5与图6为目标速度与加速度的仿真曲线。从图5可以看出，真实目标的速度变化较为平稳，对于施加的距离-速度拖引，在干扰施加后，拖引的速度有明显变化。所以，通过速度变化能够实现对目标的识别。图6为加速度变化曲线，从图中可以明显看出，在拖引施加点处，拖引的加速度发生了明显突变，而真实目标的加速度變化较为平稳。因此，可以通过加速度变化实现对目标的识别。
图7与图8为距离-速度拖引弹道倾角角加速度与弹道偏角角加速度曲线。从图中可以看出，在施加拖引点处，拖引的弹道偏角角加速度有明显的突变，弹道倾角角加速度没有明显的变化特征，而目标的弹道倾角角加速度与弹道偏角角加速度均变化较为平稳，因此通过弹道偏角角加速度也能够进行目标识别。
图9与图10为距离-速度拖引法向过载与侧向过载曲线。可以看出，在拖引点处，拖引的侧向过载发生了明显的突变，法向过载没有明显的变化特征，但是真实目标的法向过载与侧向过载变化均较为平稳，因此，通过侧向过载同样能够进行目标识别。
综合上述指标的仿真分析，对于距离-速度拖引，通过上述指标的联合评价，对目标航迹排序结果如图11所示（初始目标航迹打分值均为100）。从图中可以看出，综合运用上述指标体系，能够非常准确地实现对真假目标的识别（航迹得分越低，该目标为假目标的可能性越大）。
表2给出了根据上述指标体系实现对假目标的识别时刻（“-”代表未识别出假目标）。根据表2可以看出，对于真实目标，永远不可能识别为假目标。对于距离-速度拖引干扰，采用本文给出的指标体系，能够在拖引施加后，快速实现对假目标的识别，如距离-速度拖引1的最大时延误差为0.176s（干扰释放时刻为第10s）。
5结论
本文针对导弹末制导阶段雷达导引头目标识别问题，研究了基于UKF的航迹滤波目标识别方法。通过建立典型的距离-速度拖引模型，根据雷达测量的相对距离、相对径向速度、高低角与方位角，建立了系统跟踪模型，利用UKF实现对目标航迹滤波，通过对目标跃升运动以及目标施加的4次距离-速度拖引，根据UKF滤波得到的速度、加速度、角加速度、法向过载以及侧向过载等指标实现对目标的识别，仿真结果验证了本文方法的有效性。
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