一種基于時間序列相似度的飛行目標高低空判別方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及雷達技術領域，尤其涉及一種基于時間序列相似度的飛行目標高低空 判別方法。
【背景技術】
[0002] 高頻地波雷達采用垂直極化天線輻射電波，作用距離可達300km以上。由于垂直 極化電磁波沿海面?zhèn)鞑ニp較小的特點，高頻地波雷達能夠探測數百公里外的海上飛行目 標，為海監(jiān)部門海上交通管制、專屬經濟區(qū)保護提供了新途徑和手段。同時由于高頻地波雷 達垂直波束較寬，還探測到高空視距目標。
[0003] 目前高頻地波雷達但由于在俯仰方向上形成窄波束困難，無法直接獲取飛行目標 的高度信息，因而也無法判別飛行目標的高低空飛行狀態(tài)。對于高空飛行目標，高頻地波 雷達都是利用斜距和方位信息估計目標的飛行高度，這種方法不能適用于低空飛行目標； 對于低空飛行目標，通常利用信號回波強度估計目標飛行高度和雷達散射截面積（Radar Cross-Section，簡稱RCS)，這種方法不適用于高空飛行目標。此外，這兩種方法在高度估計 時在高度上存在多解問題，高度估計誤差較大，高度估計結果可信度低。雖然基于上述方法 提出了許多改進算法，但仍然沒有從根本上解決高度估計的多解問題，至今無法應用于高 頻地波雷達實際系統(tǒng)中。
[0004] 獲取飛行目標的高低狀態(tài)信息對海上目標早期預警具有重要意義，因此需要提供 一種可以判斷出飛行目標位于高空還是低空的技術。然而，目前國內外大多數研究和改進 多數僅集中在飛行目標的高度估計上，還沒有提出關于海上飛行目標高低空屬性判別的方 法和技術，高頻地波雷達飛行目標高度估計研究也處于瓶頸階段。

【發(fā)明內容】

[0005] 針對現(xiàn)有技術中存在的問題，本發(fā)明的目的為提供一種基于時間序列相似度的飛 行目標高低空判別方法，以解決現(xiàn)有技術中高頻地波雷達無法判別目標高低空飛行狀態(tài)的 技術問題。
[0006] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種基于時間序列相似度的飛行目標高低空判別 方法，包括：
[0007] 根據垂直極化電磁波在不同高度區(qū)域的傳播衰減特性不同，基于高低空飛行狀態(tài) 分別在低空區(qū)域和高空區(qū)域建立狀態(tài)估計方程；
[0008] 利用構建的高、低空區(qū)域狀態(tài)估計方程，在每一個觀測時刻，通過觀測站測量得到 的目標信號回波強度來計算目標相對于高空狀態(tài)和低空狀態(tài)的時間序列相似度，并利用時 間序列相似度計算高低空狀態(tài)的權值；
[0009] 通過比較所述高低空狀態(tài)的權值大小判斷飛行目標為高空目標還是低空目標。
[0010] 進一步的，所述低空區(qū)域狀態(tài)估計方程為：
[0011]
[0012] 其中根據高頻地波雷達方程可知，匕為目標信號回波強度，ζ b(R，h)垂直極化電 磁波傳播衰減，1^為低空狀態(tài)的第i個預設高度。
[0013] 進一步的，所述目標狀態(tài)方程中的目標狀態(tài)向量為X(k) = [Ψ V1Jt,其中Ψ為目 標相對于觀測站的雷達散射截面積，為目標的雷達散射截面積變化率。
[0014] 講一步的，所沭高苧岡域狀杰估計方稈為：
[0015]
[0016] 匕為目標信號回波強度，ζ b(R，h)為距離R、高度h。處的垂直極化電磁波傳播衰 減，h。為高空區(qū)域的預設高度。
[0017] 進一步的，所述目標狀態(tài)方程中的目標狀態(tài)向量為X(k) = [Ψ V1Jt,其中Ψ為目 標相對于觀測站的雷達散射截面積，為目標的雷達散射截面積變化率。
[001 8] 4廿一也奶 士 U 口斗古rl 口士二古/0：力、14^女奶口斗IVn令77|1 士匿j以度為.
[0019]
[0020] w(g)可以是耐曼皮爾遜相關系數，肯德爾系數或者Sh相關系數；Zk是觀測站在k 時刻觀測到的信號回波強度；是依據高低空狀態(tài)估計方程在高度匕上的信號回波強 度預測值。
[0021] 進一步的，依據高低空狀態(tài)時間序列相似度，目標高空狀態(tài)權值為
[0022]
[0023] Θ h(k)表示高空飛行狀態(tài)，p QO是目標高度屬性概率
[0024] 低空狀態(tài)權值為：
[0025]
[0026] 其中Q1GO表示低空飛行狀態(tài)。
[0027] 進一步的，所述通過比較所述高空權值和所述低空權值大小判斷飛行目標為高空 目標還是低空目標包括：
[0028] 當λ (θΗ〇〇)>λ (Q1GO)時，判定所述飛行目標為高空目標；
[0029] 反之，為低空目標。
[0030] 本發(fā)明的有益效果在于，利用垂直極化電磁波在海面上空不同高度上的傳播衰減 特性不同，利用雷達觀測信息的時間序列相似度可以判別出飛行目標的高低空狀態(tài)，對海 上目標早期預警具有重要意義。
【附圖說明】
[0031] 圖1為目標在低空區(qū)域不同高度上的傳播衰減曲線圖。
[0032] 圖2為目標在高空區(qū)域不同高度上的傳播衰減曲線圖。
[0033] 圖3為本發(fā)明實施例中提供的一種判斷飛行目標高低空飛行狀態(tài)的方法的步驟 流程圖。
【具體實施方式】
[0034]
[0035] 體現(xiàn)本發(fā)明特征與優(yōu)點的典型實施例將在以下的說明中詳細敘述。應理解的是， 本發(fā)明能夠在不同的實施例上具有各種的變化，其皆不脫離本發(fā)明的范圍，且其中的說明 及附圖在本質上是當作說明之用，而非用以限制本發(fā)明。
[0036] 目前國內外還沒有提出關于海上飛行目標高低空狀態(tài)判別的方法和技術，大多集 中在飛行目標的高度估計上。
[0037] 本發(fā)明是通過電波傳播衰減在高低空上的不同特性來實現(xiàn)目標高低空狀態(tài)判別 的，電波傳播衰減在不同高度區(qū)間上的特點如圖1和圖2所示?，F(xiàn)給出以下實施例對本發(fā) 明進行解釋和說明。
[0038] 本實施例提供了一種判斷飛行目標高低空狀態(tài)的方法，步驟流程如圖3所示，包 括：
[0039] 步驟S1、根據垂直極化電磁波在不同高度區(qū)域的傳播衰減特性不同，基于高低空 飛行狀態(tài)分別在低空區(qū)域和高空區(qū)域建立狀態(tài)估計方程；
[0040] 步驟S2、利用構建的高、低空區(qū)域狀態(tài)估計方程，在每一個觀測時刻，