[發明專利]全相參全極化MIMO雷達四通道融合目標檢測方法

在審

• 申請號: 201611094003.1
• 申請日: 2016-12-02
• 公開（公告）號: CN106597381A
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 周生華;張新勛;劉宏偉;徐磊磊;劉軍
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01S7/02
• 分類號: G01S7/02
• 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

本發明屬于雷達技術領域，具體的說是一種目標檢測方法，可用于實現全相參全極化MIMO雷達在噪聲背景下對目標的檢測。

背景技術

已有研究成果表明，如同頻率分集和空間散射分集一樣，全極化雷達可以獲得空間目標的極化分集增益，提高雷達系統的目標檢測性能。全相參全極化MIMO雷達的核心思想是雷達發射信號由兩個具有一定帶寬的調制信號相干疊加得到，兩個正交極化通道的發射波形盡可能正交，即二者的互相關函數盡可能小，然后對每個雷達回波信號同時進行兩路正交波形的相關接收，利用信號調制的正交性分離出不同發射極化對應的回波，從而同時得到四路不同極化通道的回波信號，通過對四路極化通道信號的融合處理，來增強目標的檢測性能。

對具有一定信噪比的極化雷達信號，利用噪聲、雜波和目標的極化信息差異提高檢測概率，這就是目標極化檢測。基于不同背景，學者們提出了多種極化檢測器。美國MIT林肯實驗室Novak等人提出的最優極化檢測器OPD，是Neymann-Pearson準則下的最優檢測器，其檢測性能給出了所有檢測器的上限。但是，OPD檢測器需要精確已知目標回波的協方差矩陣，這在實際使用中不易獲得，所以，常用均勻加權的非相干積累檢測器來融合不同極化接收通道中的回波信號。

均勻加權的非相干積累檢測器在貝葉斯意義下最優的條件是，各個極化通道的目標回波信號在統計上相互獨立，且具有相同的信噪比。但是，對于全相參全極化MIMO雷達，由于雷達目標極化散射特性的不同，導致四個不同極化通道的目標回波信號可能具有不同的信噪比，并且這四路信號并不一定統計獨立，這些都會降低均勻加權的非相干積累檢測器的檢測性能。

發明內容

本發明的目的在于克服上述已有極化檢測器在目標檢測性能上的不足，提出一種全相參全極化MIMO雷達四通道融合目標檢測方法，以進一步提高目標檢測性能。

本發明的技術思路是：依據四個不同極化通道回波信號的信噪比進行加權，故稱作四通道融合信噪比加權檢測器。在已知四個極化通道信噪比且四個極化通道目標回波信號相互獨立的條件下，它在貝葉斯意義下是最優的，從而能達到檢測性能的上界。在估計得到四個極化通道信噪比且各通道回波相關的情況下，其檢測性能也優于均勻加權的非相干積累檢測器。

全相參全極化MIMO雷達具有兩路獨立調制正交極化發射通道、兩路正交極化接收通道，通過雙極化通道同時發射正交調制波形，并同時進行兩路正交相關接收，分別進行匹配濾波，通過對四路匹配濾波輸出進行融合處理來進行目標檢測。

根據上述思路，本發明的實現技術方案如下：

(1)全相參全極化MIMO雷達的垂直極化發射通道V和水平極化發射通道H同時發射波形相互正交的信號s_V(t)和s_H(t)，即滿足下述關系式：

其中，s_V(t)表示垂直極化通道的發射信號，s_H(t)表示水平極化通道的發射信號，t表示時間，τ表示任意時延，T表示發射脈沖時寬，*表示復數共軛；

(2)全相參全極化MIMO雷達的垂直極化接收通道和水平極化接收通道同時接收回波信號，得到垂直極化接收通道的回波信號r_V(t)和水平極化接收通道的回波信號r_H(t)；

(3)利用所述發射信號s_V(t)和s_H(t)對應的兩種匹配濾波器，分別對全相參全極化MIMO雷達垂直極化接收通道r_V(t)的回波信號和水平極化接收通道的回波信號r_H(t)進行脈沖壓縮，得到脈沖壓縮后的四路回波信號r_VV、r_VH、r_HV和r_HH；

(4)構建四通道融合信噪比加權極化檢測器模型，對全相參全極化MIMO雷達的回波信號進行融合檢測：

4a)將全相參全極化MIMO雷達四個極化通道的回波信號r_VV、r_VH、r_HV和r_HH寫成向量r_O的形式：

r_O＝[r_VV,r_VH,r_HV,r_HH]^T，

其中，T表示矩陣轉置；