基于Ka波段LFM脉冲雷达的弱小飞行目标检测跟踪(完整工程Matlab)

本工程已经全部开源,读者可自行下载。

弱小飞行目标检测跟踪Matlab完整工程实现(提取码: TZYY)https://pan.baidu.com/s/1Kq7_0eJ31KH5N5c63QGTzQ?pwd=TZYY 或者也可以直接在站内下载(本博文的绑定资源,免费分享)

数据集来源如下:

雷达传感器参数及性能:

  1. Ka 波段LFM脉冲雷达
  2. 中高重频 PRF = 32Khz
  3. 距离分辨率 δR = 1.875m
  4. 最大不模糊距离 Rmax = 4700m
  5. 速度分辨率 δv = 1.3m/s
  6. 最大不模糊速度 Vmax = 68m/s
  7. 带宽80Mhz
  8. 距离索引范围 = (当前时刻波门, 当前时刻波门+δR * 快时间采样点数)

注:该数据集仅包含脉冲压缩后的回波序列、距离波门数据以及GPS的距离、速度真值数据,不包含任何角度信息及多通道信息,因此只能做距离-多普勒维度内的航迹跟踪。

目标为高速固定翼无人机,不涉及大角度机动,但最大速度接近穿越机,约为100m/s,飞行轨迹均为径向靠近/远离雷达,没有曲线机动动作。

数据集相关信息如下:

demo选定数据集为data7 ,具体如下(经实测,该数据集中仅包含一个匀速运动目标,目标由近及远):

真值标注数据如下(后续做数据关联、航迹管理的数据):

本数据集并未提供雷达的原始IQ数据,而是提供了雷达原始回波经过脉冲压缩处理后的回波序列,以data7为例,由于不同时间段雷达的距离起始波门不同,距离索引需要结合距离起始波门和具体的探测范围去计算。

data7波门数据如下:

对脉冲压缩后的回波序列做距离波门校正后,可以得到的带有实际距离索引的TR图,下图左侧为数据集原始的回波数据序列,右图为经距离波门信息校正后的TR图。

下图左侧为实际回波数据处理得到的TR图(经过一阶MTI杂波抑制),右侧为机载GPS实际测得的真值数据。在0~4秒内,该目标以30m/s的速度远离雷达由1420m运动至1540m,与真值数据吻合。

对TR数据经FFT后得到的距离多普勒图如下(Data7,第3950ms,即最后1600个脉冲相参处理得到的一帧数据)。

4秒内共处理了80帧,每帧累积50ms,对应1600个脉冲。

后续通过CFAR提取距离多普勒图上的目标点,并做点迹凝聚处理。以Data7为例,点迹凝聚后提取到的目标点如下图所示。

完整目录结构如下:

Matlab 复制代码
kalman/
├── data_analysis/              # 数据集目录
│   ├── data1/                  # 数据集1
│   ├── data2/                  # 数据集2
│   ├── data7/                  # 数据集7(正在使用的)
│   ├── data10/                 # 数据集10
│   └── data13/                 # 数据集13
├── object_track/               # 目标跟踪算法主目录
│   ├── DataPrepare.m          # 雷达回波数据处理和仿真
│   ├── KFfunc_main.m          # 主跟踪算法(航迹起始、关联、跟踪、卡尔曼滤波)
│   ├── ParamentConfig.m       # 参数配置文件
│   ├── TargetParsing.m        # GPS真值数据解析
│   ├── initializeTracks.m     # 航迹初始化
│   ├── PredictNewLocationsOfTracks.m  # 状态预测
│   ├── DetectionToTrackAssignment.m  # 数据关联
│   ├── UpdateAssignedTracks.m        # 更新已关联航迹
│   ├── UpdateUnassignedTracks.m      # 更新未关联航迹
│   ├── UpdateDeleteTracks.m          # 航迹删除管理
│   ├── CreateNewTracks.m             # 创建新航迹
│   ├── ShowTrackingResults.m         # 结果可视化
│   ├── getDefaultKFParameters.m      # 卡尔曼滤波参数设置
│   ├── getDefaultTrackParameters.m    # 航迹管理参数设置
│   ├── gate_offset.m                  # 距离波门校正
│   └── myMTIFilter.m                  # MTI杂波抑制
└── 雷达回波序列中弱小飞机目标检测跟踪数据集.pdf  # 数据集说明文档
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