[發明專利]基于相位差分Radon-Lv分布的雷達微弱動目標檢測方法

有效

• 申請號: 201310340166.3
• 申請日: 2013-08-07
• 公開（公告）號: CN103399310A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 陳小龍;蔡復青;關鍵;周偉;叢瑜;姚力波;王國慶;何友
• 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相位差分Radon-Lv分布的雷達微弱動目標檢測方法，可用于強雜波背景下復雜運動目標的雷達檢測處理。

二、背景技術

近年來，隱身目標(如隱身飛機、隱身艦艇等)和高速機動目標使得傳統雷達難以對其進行有效探測和持續穩定的跟蹤。一方面，雷達散射截面積(Radar?Cross?Section，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；另一方面，高速機動已成為目標突防的關鍵手段之一，尤其是目標機動飛行產生的加速度會使目標的徑向距離變化率呈現出線性變化，雷達回波多普勒隨時間變化，具有時變特性，從而使傳統雷達信號處理算法失效，雷達探測性能下降。提高對隱身飛機、巡航導彈、高超聲速飛行器和海面動目標之類的低可觀測運動目標的預警能力成為迫切需求。

針對上述目標的檢測和預警，信噪(雜)比過低仍是制約檢測性能的主要因素，在雷達信號處理中，通常可以延長積累時間以增加目標信號的能量，達到提高信號信噪比之要求。相控陣技術的發展使得現代雷達通過延長信號觀測時間，積累檢測低可觀測目標成為可能，積累時間可達秒級或更長。但隨著時間的延長，特別是當目標進行變速、轉彎等機動飛行時，在積累時間內目標回波信號有可能發生距離徙動(包括距離走動和距離彎曲)和多普勒徙動。因此，研究高效的長時間信號積累算法，對提高雷達探測性能起到重要作用。此外，目標高速運動以及雷達工作在低重頻模式，容易產生速度模糊，也對動目標的參數估計產生了影響。

為了解決距離徙動問題，常用的包絡對齊方法適用于回波信噪比較高的場合，在低信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(KT)法能夠補償勻速運動目標的距離走動，但容易產生多普勒模糊導致性能下降；作為一種廣義的多普勒濾波器組處理方法，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，對于研究長時間相參積累具有重要指導意義，但算法不適用于檢測非勻速運動的目標，未能解決多普勒徙動問題。由于多普勒徙動的本質是頻率具有時變特性，可近似建模為調頻(Frequency?Modulated，FM)信號，研究FM的匹配和檢測方法成為有效途徑。當目標作勻加速運動時，回波可用線性調頻(LFM)信號近似表示，其補償方法主要有De-chirp法、Wigner-Hough變換(WHT)、分數階傅里葉變換(FRactional?Fourier?Transform，FRFT)和chirp-傅里葉變換(CFT)法等，但以上方法均需要設置額外的變換參數匹配動目標回波信號，參數搜索降低了算法的運算效率。相比之下，Lv變換(LVD)法能夠將信號能量積聚到中心頻率-調頻率對應的位置，無需參數搜索操作，參數估計精度高，抗噪聲性能與CFT算法及FRFT算法性能相近。高速機動目標的多普勒頻率隨時間非線性變化，很難用較少參數的LFM信號來建模回波多普勒，此時的目標檢測問題變得更加復雜，例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，又如對高海況下目標探測，目標隨海面起伏而顛簸，回波相位具有周期性，此時，目標回波需要用二次調頻(Quadratic?Frequency?Modulation，QFM)信號表示。常用的高次相位匹配方法主要有多項式傅里葉變換(Polynomial?Fourier?Transform，PFT)以及高階模糊函數(High-order?Ambiguity?Function，HAF)等，但算法對輸入信號的信噪比要求較高，難以滿足雷達對微弱動目標探測性能的需求。

綜上，解決動目標探測的距離徙動、多普勒徙動尤其是QFM多普勒走動，以及速度模糊問題是實現長時間相參積累的重要途徑，仍需要進一步研究。

三、發明內容

1.要解決的技術問題

本發明的目的在于延長微弱動目標相參積累時間，改善高次相位信號積累增益，提高雷達檢測性能，提出一種基于相位差分Radon-Lv分布的雷達微弱動目標檢測方法。其中要解決的技術問題包括：

(1)隨著雷達距離分辨率的提高以及積累時間的增加，動目標的距離走動將跨越多個距離單元，產生距離徙動效應，導致目標在距離維能量分散；