基于信号级协同的雷达组网与多传感器融合系统

　　(1)总体介绍

　　低空目标监控分为合作目标监控和非合作目标监控两种场景，其中非合作目标监控是难点问题，主要采用的手段包括雷达探测、光学探测、无源探测等，其中雷达探测由于具有全天时、全天候的特点，在低空目标监控中可以发挥重要作用，结合多源传感器，可以实现对于目标的精准定位，保障对于低空目标的有效监控。

　　雷达系统在低空目标监控中，面临多项难点问题，首先是低空区域地杂波散射强度大，车辆等目标通过旁瓣进入雷达系统后会造成虚假点，有效的杂波抑制算法非常关键;其次，单雷达系统覆盖范围有限，建议采用多雷达系统实现对于目标的无缝覆盖的同时，对于交叠区目标可以通过数据级协同和信号级协同提升目标检测性能，课题组在雷达组网方面承研了大量的研究课题，具有丰富的经验，承担了多项国家部委重点课题，具有了完整的理论体系和专利体系;最后，低空目标监视是一项大工程，所需要的雷达系统较多，所以低成本是约束雷达系统推广的一个重要问题。另外，雷达与其他传感器的融合要采用数据关联和协同定位算法，课题组目前已经大量的研究成果，很多成果已经应用于航天一院、中电集团、海军等单位。

　　(2)主要做法

　　西电周生华课题组在雷达组网协同探测领域开展了20余年的研究，形成了雷达组网协同探测的理论体系和大量的工程实践，取得了一定的成效。

　　①　理论研究

　　课题组重点攻关解决信号级协同雷达组网和多传感器融合技术，它通常由一个融合中心和多个分布式的传感器构成，通过通信链路链接，融合中心通过综合多个传感器的数据，可以提升目标探测能力和跟踪定位精度，并通过对各个传感器的资源调动，可以实现利用有限资源的最大化探测能力。

　　雷达组网系统通常由数据融合和信号融合两种样式，数据融合中通信链路传输的是各个传感器的观测到目标的时空信息，信号级协同中通信链路中传输的局部传感器的信号级数据。由于信号级数据通常包括更多的信息，所以可以具有更高的性能，但也带来了更大通信带库需求的约束。本课题组解决了信号级协同雷达组网过程中面临的通信带宽较大的问题，实现了通信带宽缩减1000倍信噪比损失只有1dB的能力指标，在多个重要场景中获得了广泛的应用，在低空目标监视时，该技术可以降低多传感器协同所需要的保障条件，降低多传感器融合所需要的成本，同时保证最高的系统性能。

　　课题组在多传感融合探测领域的研究是系统化的，不仅包括解决目标发现问题的探测算法设计，也包括多源协同的定位和跟踪算法设计，提出的协同定位算法能够针对异构传感器进行定位，协同目标关联算法能够解决定位所需要的点迹关联问题，具有计算量低的优势。同时，课题组提出了大量的协同跟踪定位算法，可以在较高的数据率条件下， 以较低的计算量实现高精度的协同定位能力。

　　②　工程实践

　　1)Ku波段雷达组网探测系统

　　课题组在某项目支撑下，研制了3节点雷达组网信号级协同探测系统，由3部Ku波段相控阵雷达和一个融合中心构成，Ku波段雷达阵面由384个天线组成， 进行信号级协同组网所需要的通信带宽不超过1Mbps，能够进行无人机目标协同探测。

　　2)X波段MIMO雷达系统

　　在某课题支撑下， 研制X波段雷达系统，采用子阵MIMO模式，256个通道，16个子阵，每个子阵16个天线，不仅可以工作在相控阵模式下，还可以工作在MIMO模式下，可以进行无人机目标的探测，目前正在研制与ku波段雷达的组网能力，可以支撑低空无人机目标探测的波段选择问题。

　　3)无源侦收与干扰设备

　　在某课题支撑下，研制了2-18G电子侦收与干扰设备，可以截获无人机信号，并对该频段信号进行干扰。另外，西安电子科技大学还有多个课题组开展红外、光学目标探测工作，通过接入融合中心，即可实现多源数据定位，目前该系统正在研制过程中。

　　取得成效

　　低空目标探测采用雷达组网方式具有较好的前景，已经成为很多行业参考的对象。

　　对于重点目标，课题组研发了宽带距离像算法，研发了ISAR成像算法对目标进行成像，可以支撑对于目标的关联和识别能力的开发，在多目标场景中可以发挥更好功能。