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低空目标检测与跟踪问题是目前雷达领域主要研究的课题之一,由于多径效应带来低空目标回波幅度的起伏,使得雷达目标检测性能降低,同时低空目标的强机动性会导致跟踪滤波产生发散现象。本文针对低空目标检测与跟踪时存在的问题,采用了频率分集检测方法对低空目标进行检测,在此基础上,采用一阶扩展卡尔曼滤波(Extend Kalman Filter,EKF)方法对低空高速目标进行跟踪滤波,验证了这两种方法可以提升低空目标检测性能以及跟踪滤波效果。本文针对低空目标探测雷达的低空高速目标检测与跟踪问题,主要分析了基于Keystone变换重新采样方法的频率分集检测方法对目标检测性能的提升,比较了不同跟踪滤波方法对低空高速目标的跟踪滤波性能,完成了基于低空目标探测雷达的信号处理系统FPGA实现,主要的工作包括:1、通过建立低空目标多径效应下的回波模型,分析了多径效应对回波幅度以及雷达检测性能的影响。2、采用了基于Keystone变换重新采样方法的频率分集检测方法对低空目标进行检测。该方法消除了多径效应带来的回波幅值起伏影响,利用不同通道进行目标信息积累,与单通道检测比较,该方法改善了回波信噪比,提升了检测性能。3、分别采用了α-β滤波、基于匀速运动状态模型的卡尔曼(Kalman)滤波、基于匀加速运动状态模型的Kalman滤波、一阶EKF方法对低空高速目标进行跟踪滤波。仿真了这四种滤波方式下对目标距离、速度的滤波过程,分别获得了距离、速度滤波值与真实距离、速度的均方根误差,并比较了这四种方法的性能。理论分析和仿真结果表明,一阶EKF方法性能优于其他三种方法。4、基于低空目标探测雷达项目研究背景,给出了工程上实现信号处理的具体方案,完成了包括脉冲压缩、动目标显示(Moving Target Indicator,MTI)、动目标检测(Moving Target Detection,MTD)、恒虚警率处理(Constant False Alarm Rate,CFAR)、目标距离、多普勒凝聚、目标跟踪的FPGA算法设计与实现工作。系统通过功能仿真、与分系统级联调试验证了该系统FPGA实现的逻辑正确性与可实现性。通过外场测试,可检测实际目标并进行跟踪,验证了该系统的实用性。本文通过对低空目标检测与跟踪方法的研究,总结了适用于低空目标探测雷达信号处理系统FPGA实现的目标检测与跟踪方法,并在实际工程中加以应用。