[發明專利]基于矩陣填充的雷達目標檢測系統及其檢測方法

有效

• 申請號: 201310294812.7
• 申請日: 2013-07-14
• 公開（公告）號: CN103364770A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發明（設計）人: 王敏;王偉;殷文兵;張子敬
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01S7/41
• 分類號: G01S7/41
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華;朱紅星

技術領域

本發明屬于雷達信號處理技術領域，更進一步涉及雷達信號降采樣重構系統，可用于目標檢測。

背景技術

現代雷達信號處理在高精度和高分辨的要求下，極大增大了采樣數據量，對數據的存儲和傳輸提出了嚴峻的挑戰。現有雷達信號降采樣系統主要包括低速并行多通道降采樣系統，基于壓縮感知的模擬信息轉換器的降采樣系統等。其中：

低速并行多通道AD降采樣系統，主要通過多個通道并行采樣，通道數目等于降采樣率，每個通道的采樣時鐘相位相差奈奎斯特采樣時間間隔。該系統通過多通道并行采樣獲取全部數據，其存在的問題為多個通道增加了硬件復雜度，且降采樣率與通道數目有關，對硬件結構具有依賴性。

基于壓縮感知的模擬信息轉換器的降采樣系統，主要包括隨機解調器，模擬濾波器和低速AD。其中，隨機解調器需要產生高速偽隨機序列，該序列的變化速率至少要滿足奈奎斯特速率，而要產生滿足奈奎斯特速率的高速偽隨機序列，則必須增加系統成本。

發明內容

本發明的目的在于針對上述已有技術的不足，提出一種基于矩陣填充的雷達目標檢測系統及其檢測方法，以降低系統成本，降低數據存儲空間，增加系統實現的靈活性。

本發明是這樣實現的：

一．技術原理

本發明以矩陣填充理論為依據，該矩陣填充理論的數學模型是一個低秩矩陣并且矩陣的奇異向量滿足一定的不相關條件，隨機選取矩陣中的一部分元素作為重構矩陣的優化約束，通過求解重構矩陣的最小核范數可以精確地恢復出原始矩陣。對于脈沖多普勒雷達，將不同脈沖的回波信號近似為一個滿足矩陣填充理論數學模型的低秩矩陣。因此，在采樣過程中可以通過設計合適的采樣方案選擇矩陣中的部分元素，以實現減少數據量，降低采樣速率，再通過矩陣填充算法可以重構雷達回波信號。

二．雷達目標檢測系統

本發明的基于矩陣填充的雷達目標檢測系統包括：

采樣模塊1，用于對雷達回波信號S進行降速率采樣，將采樣數據和采樣參數傳輸給數據存儲波形重構模塊2，其中雷達回波信號為復數的n₁×n₂維矩陣，n₁代表脈沖數，n₂代表單個脈沖重復周期內的奈奎斯特采樣點數；

數據存儲波形重構模塊2，用于根據采樣數據和采樣參數，通過矩陣填充算法，獲取重構的雷達回波信號X，并將重構的雷達回波信號X傳輸給目標檢測模塊3，其中重構的雷達回波信號為復數的n₁×n₂維矩陣，n₁代表脈沖數，n₂代表單個脈沖重復周期內的奈奎斯特采樣點數；

目標檢測模塊3，用于對重構的雷達回波信號X進行脈沖壓縮，得到脈沖壓縮結果X_MF，并將脈沖壓縮結果X_MF進行動目標檢測和恒虛警檢測；

所述的數據存儲波形重構模塊2，包括：

數據存儲子模塊21，用于存儲采樣數據和采樣參數；

波形重構子模塊22，根據數據存儲子模塊21的存儲內容，通過矩陣填充算法，重構雷達回波信號，并將重構的雷達回波信號X傳輸給目標檢測模塊3。

三．本發明基于矩陣填充的雷達目標檢測系統的目標檢測方法，包括如下步驟：

1）通過采樣模塊確定初始時刻及采樣參數，并對雷達回波信號S進行降速率采樣，得到采樣數據；

2）通過數據存儲波形重構模塊，對采樣數據和采樣參數進行存儲；

3）數據存儲波形重構模塊根據存儲內容，通過矩陣填充算法，獲取重構的雷達回波信號X；

4）目標檢測模塊對重構的雷達回波信號X進行脈沖壓縮，即將重構的雷達回波信號X的每一行分別與雷達發射波形的反轉共軛進行卷積，得到脈沖壓縮結果X_MF；

5）目標檢測模塊對脈沖壓縮結果X_MF的每一列進行快速傅里葉計算，得到動目標檢測結果X_MTD；