[發明專利]基于Radon-分數階模糊函數的雷達動目標長時間相參積累檢測方法

有效

• 申請號: 201310240003.8
• 申請日: 2013-06-04
• 公開（公告）號: CN103323829A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發明（設計）人: 陳小龍;關鍵;何友;蔡復青;包中華;劉寧波;黃勇;郭海燕
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍海軍航空工程學院
• 主分類號: G01S7/41
• 分類號: G01S7/41
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一、技術領域

本發明屬于雷達信號處理和檢測技術領域，更具體地，本發明涉及一種基于Radon-分數階模糊函數的雷達動目標長時間相參積累檢測方法，可用于復雜環境下微弱動目標的雷達檢測處理。

二、背景技術

雷達作為主要的電子信息裝備，在現代戰爭中擔負著信息獲取、精確制導等重要任務。近年來，低空/超低空突防、反輻射導彈(Anti?Radar?Missile，ARM)、綜合性電子干擾(Electronic?Counter?Measures，ECM)及隱身目標的出現極大地削弱了雷達對目標的探測能力，并對雷達的生存環境提出了嚴峻挑戰。尤其是隱身武器裝備(如隱身飛機、隱身艦艇等)和反輻射導彈對現代雷達構成的威脅越來越嚴重，已受到世界各國的高度重視。同時，雷達探測的目標種類也更加繁多復雜，除高性能作戰飛機外，戰術導彈、巡航導彈、無人機、航天器等目標都將成為雷達探測的主要對象。隨著隱身技術的日趨成熟，飛機、導彈等目標的雷達橫截面(Radar?Cross?Section，RCS)減小了一到兩個數量級，極大地影響了雷達威力；另外，無人機、導彈、第四代戰斗機、臨近空間飛行器等現代飛行器的速度越來越快，對傳統體制的雷達目標檢測提出了新的挑戰。相對雷達系統而言，目標RCS變小使得目標回波能量減小，導致預警雷達的目標檢測性能大為降低，預警距離大大縮短；目標高速、機動運動將會引起距離走動，目標能量在距離維發生擴散，限制了積累的時間，同時目標的徑向距離變化率出現較高次冪的變化，多普勒頻率方向能量擴散，同樣導致目標回波能量難以積累。這些目標的雷達回波能量小、且不易積累，具有很低可探測性能，統稱為雷達微弱目標或低可探測目標。對隱身飛機、巡航導彈、高超聲速飛行器和海面小目之類的低可探測運動目標的預警成為現代預警雷達面臨的重大挑戰。

利用信號處理方法來實現對低可探測性目標的檢測，手段靈活，成本較低，具有較好的應用前景。通常可以利用數字波束形成(Digital?Beam?Forming，DBF)等技術增長目標的波束駐留時間，以延長積累時間以增加目標的能量，達到提高信號信雜(噪)比(Signal-to-Clutter/Noise?Ratio，SCR/SNR)的要求。長時間積累技術根據是否利用目標信號的相位信息，包括長時間相參積累和長時間非相參積累。相比長時間非相參積累，長時間相參積累考慮了接收回波相位信息，故其積累增益遠高于長時間非相參積累，適于復雜環境下微弱動目標的檢測。目前長時間相參積累主要面臨以下兩個方面的問題：一方面由于雷達距離分辨力的不斷提高和目標的高速運動，在長時間積累時，目標回波包絡在不同脈沖周期之間走動，稱為距離徙動效應(Across?Range?Walk，ARU)，使得目標能量在距離向分散，需在檢測前進行回波距離徙動補償；另一方面在長時間相參積累時，由于發動機的不穩定或復雜環境使得目標回波產生高次相位，具有時變特性，如火箭和導彈在飛行過程中的推力變化導致加加速度(急動度)產生了二次以上的高階相位，又如對高海情下目標探測，目標隨海面起伏而顛簸，回波產生高次項，此時，目標能量將在多普勒維擴散，頻率將跨越多個多普勒單元，稱為多普勒徙動效應(Doppler?Frequency?Migration，DFM)，降低了相參積累增益。

為了解決距離徙動問題，現有的方法包括包絡相關法(如互相關法、最小熵法、譜峰跟蹤法等)，但在低信雜(噪)比情況下由于相鄰回波相關性較差而無法獲得較好的包絡對齊效果；Keystone變換法依賴于目標回波的多普勒模糊度；Radon-傅里葉變換法(Radon-Fourier?Transform，RFT)通過聯合搜索參數空間中目標參數的方式解決了距離徙動與相位調制耦合的問題，但它假設目標勻速運動。針對多普勒徙動補償，現有的方法包括De-chirp法、Chirp-傅里葉變換法、分數階傅里葉變換法(FRactional?Fourier?Transform，FRFT)、分數階模糊函數(FRactional?Ambiguity?Function，FRAF)等，但補償性能均受估計信號長度的限制。目前，很少有能夠同時補償距離和多普勒徙動的長時間相參積累方法，并且積累增益往往受信雜(噪)比的影響，不適于復雜雜波背景環境中的信號處理。上述問題限制了長時間相參積累方法在實際中的應用。

三、發明內容

1.要解決的技術問題

本發明的目的在于同時利用運動目標回波的幅度和相位信息(二次或三次相位)，提供一種基于Radon-分數階模糊函數的雷達動目標長時間相參積累檢測方法。其中要解決的技術問題包括：