[發明專利]單發三收天線雷達抗多徑散射檢測方法

有效

• 申請號: 201610190745.8
• 申請日: 2016-03-30
• 公開（公告）號: CN105891800B
• 公開（公告）日: 2018-01-09
• 發明（設計）人: 楊勇;肖順平;馮德軍;張文明
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科學技術大學
• 主分類號: G01S7/42
• 分類號: G01S7/42;G01S7/02;G01S13/04
• 代理公司: 北京慧泉知識產權代理有限公司11232
• 代理人: 王順榮,唐愛華

【技術領域】

本發明涉及雷達檢測技術，尤其是雷達抗多徑散射檢測方法，更具體地是涉及單發三收天線雷達抗多徑散射檢測方法。

【背景技術】

雷達在探測低空目標時存在多徑散射現象。多徑散射條件下，經地海面反射回來的目標回波與目標直達波處于同一雷達距離分辨單元，多路信號相互疊加，產生干涉效應，導致雷達接收到的目標回波時而增強、時而衰減，從而給雷達目標檢測造成了嚴重影響。因此，研究雷達抗多徑散射檢測方法、提高雷達低空目標檢測性能具有重要的軍事應用價值。

目前，國內外專家學者們普遍認為：通過改變傳統固定載頻、單天線、單極化雷達的工作體制來克服多徑散射對雷達目標檢測的不利影響是一種行之有效的方法。例如：頻率捷變體制、多輸入多輸出(MIMO)體制、極化分集體制等。頻率捷變體制雷達通過合理選取多個工作頻率，能夠有效提高了多徑條件下雷達目標檢測性能。但是，多個頻率的選取需要通過算法設計實現自適應選取，這意味著雷達工作頻率要隨著工作場景的變化而變化，這對雷達發射機要求較高，工程實現難度大、成本高。MIMO雷達利用空間分集理論，可消除多徑散射對雷達目標檢測帶來的不利影響，但MIMO雷達現在還處于研制試驗階段，離工程實用還有一段距離。此外，極化分集體制雷達也能夠改善多徑條件下雷達目標檢測性能，但其改善效果有限，且雷達工程實現成本太高。綜上可見，新體制雷達能夠提高多徑條件下雷達目標檢測性能，但大大提高了成本，且技術尚不成熟，當前尚沒有一種切實可用的雷達抗多徑散射檢測方法。

【發明內容】

本發明要解決的技術問題是：利用空間分集理論，雷達采用單天線發射三天線接收方式獲取多徑條件下的觀測信號，然后利用兩兩接收天線回波功率差值的絕對值的最大值作為檢驗統計量來實現目標檢測，以提高多徑條件下雷達目標檢測性能。本發明大大提高了多徑條件下雷達目標檢測性能，且本發明無需對雷達發射機做任何改動，僅需要增設兩個接收天線和兩路接收通道，易于實現，工程適用性強。

本發明的技術方案是：一種單發三收天線雷達抗多徑散射檢測方法，包括以下步驟：

第一步，選取三天線架設高度

選取發射/接收天線A的高度為200m，發射/接收天線A兼具發射與接收功能，發射與接收分時進行。另選取接收天線B和接收天線C，高度分別為206m和212m。發射/接收天線A、接收天線B和接收天線C都在同一垂直平面內，天線架設示意圖如圖1所示。

第二步，計算檢驗統計量

雷達第i個接收天線接收到的信號可分別表示為

其中，s_i、c_i、n_i分別為第i個接收天線接收到的目標回波、雜波以及接收機熱噪聲，H₀分別表示無目標存在，H₁表示目標存在。

雷達三個接收天線接收信號經平方律檢波后的輸出信號可表示為

z_i＝|x_i|²，i＝1,2,3(2)

兩兩接收天線接收信號之間的功率差的絕對值可表示為

z₁₂＝|z₁-z₂|,z₁₃＝|z₁-z₃|,z₂₃＝|z₂-z₃|(3)

檢驗統計量取為

L＝max(z₁₂,z₁₃,z₂₃)(4)

其中，max表示取最大值。

第三步，計算檢測門限

假定雷達第i個接收天線接收到的雜波幅度服從瑞利分布，雷達接收機第i個接收通道熱噪聲幅度也服從瑞利分布。經推導，可得雷達虛警概率為

其中，P_n、P_c分別為熱噪聲和雜波平均功率。根據式(5)，在熱噪聲和雜波平均功率已知情況下，給定虛警概率后，檢測門限可通過插值得到。

第四步，判斷目標是否存在

將檢驗統計量與檢測門限進行比較，當L＞η時，判斷目標存在；當L＜η時，判斷目標不存在，即

假定目標雷達散射截面積服從Swerling I起伏模型，經推導，可得雷達檢測概率為