[發明專利]一種用于勻加速運動目標的相參積累檢測方法

有效

• 申請號: 201710735256.0
• 申請日: 2017-08-24
• 公開（公告）號: CN107561508B
• 公開（公告）日: 2020-12-29
• 發明（設計）人: 易偉;孫智;付月;熊丁丁;陳璐;李小龍;崔國龍;孔令講
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01S7/292
• 分類號: G01S7/292;G01S7/41;G01S13/50
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 周劉英

本發明公開了一種用于勻加速運動目標的相參積累檢測方法，屬于雷達技術領域。本發明首先利用PD雷達發射線性調頻信號，然后對接收到的含有目標的回波信號進行脈沖壓縮。再對脈沖壓縮后的回波信號進行坐標搬移變換以校正目標的距離走動。隨后，利用分數階傅里葉變換消除目標的多普勒走動并實現能量的相參積累。由于本發明同時利用目標回波中的幅度與相位信息進行長時間相參積累，因此能夠有效地抑制噪聲，提高雷達對微弱目標的檢測性能。另外，本發明的分數階傅里葉變換能夠通過快速傅里葉變換實現，因此可以極大地減小運算量，有利于雷達對微弱目標的快速檢測。

技術領域

本發明屬于雷達技術領域的運動目標檢測技術，具體涉及一種用于勻加速運動目標的相參積累檢測方法。

背景技術

近年來，隨著科學技術的發展與進步，如何快速而有效地實現對低信噪比運動目標快速而有效的檢測成為了雷達信號處理領域中一項具有挑戰性的問題。由于遠距離目標和低雷達截面積目標通常都有很低的回波信噪比，因此我們常將這兩類目標稱為微弱目標。為了有效地檢測微弱目標，增加回波積累數目并延長積累時間是一種行之有效的方法。然而，隨著積累時間的延長，目標會不可避免地出現距離走動和多普勒走動。因此，距離走動與多普勒走動的補償效果決定了微弱目標的檢測效果。

目前，雷達目標回波長時間積累方法主要可以分為非相參積累和相參積累兩類。非相參積累只考慮回波數據的幅度信息，實現方式較為簡單。然而，由于未使用其相位信息，該類方法在低信噪比環境中的積累增益會極大地降低。相參積累則同時考慮回波數據的幅度與相位信息，具體來說是對回波進行同相疊加，因此能夠獲得更高的積累增益。

傳統的相參積累方法如動目標檢測(MTD)技術能夠對駐留時間在一個距離單元或多普勒單元內的運動目標進行積累并檢測。當目標出現距離走動，即出現目標跨多個距離單元時，傳統的積累方法MTD將失效。Keystone變換、AR-MTD算法、Radon傅里葉變換等方法能夠校正距離走動，實現勻速運動目標的能量積累、檢測。然而，對于運動方式更為復雜的勻加速運動，其會出現目標同時跨多個距離單元和多個多普勒分辨單元的問題，即同時發生距離走動和多普勒走動。多普勒走動會導致積累時能量在頻域的分散，會使上述方法失效。

為解決距離走動和多普勒走動，多種方法被提出。兩步二階Keystone變換通過重復插值進行距離走動的校正與能量的積累，然而，該方法存在大量插值損失，且多次插值，過程復雜繁瑣。廣義Radon傅里葉變換能夠消除距離走動和多普勒走動，通過距離、速度和加速度的三維聯合搜索對目標能量進行相參積累。然而，廣義Radon傅里葉變換的計算非常復雜，影響雷達信號處理的實時性。總體來看，現有方法主要通過插值運算或多維度參數搜索來實現，運算量更大、實現方式更復雜使其實用性降低。

發明內容

本發明的發明目的在于：針對上述存在的問題，提供一種能校正勻加速運動目標的距離走動和多普勒走動效應，并在低信噪比環境中實現目標能量的相參積累與目標檢測。

本發明的用于勻加速運動目標的相參積累檢測方法，包括如下步驟：

步驟1：使用PD(脈沖多普勒)雷達發射線性調頻信號，記為z_t(τ,t_n)，將雷達接收到的目標回波信號記為z_r(τ,t_n)。其中，τ是快時間，即從發射到接收單個脈沖所用的時間(也可用來對應表示目標距離)；t_n表示慢時間，即第n個脈沖信號所需時間，即t_n＝nT(n＝1,...,N)，T和N分別表示脈沖重復間隔和發射的總脈沖數。

基于雷達到目標的初始距離s₀、目標徑向速度v和徑向加速度a可得到目標與雷達在t_n時刻的距離為：