[發明專利]一種頻率分集陣列雷達低空目標檢測方法

有效

• 申請號: 201710747305.2
• 申請日: 2017-08-28
• 公開（公告）號: CN107607938B
• 公開（公告）日: 2020-08-11
• 發明（設計）人: 江朝抒;胡良平;肖培
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01S13/42
• 分類號: G01S13/42;G01S7/42;G01S7/40
• 代理公司: 電子科技大學專利中心 51203
• 代理人: 甘茂

該發明公開了一種頻率分集陣列雷達低空目標檢測方法,屬于相控陣雷達低空目標檢測領域。本發明首先，FDA雷達的掃描特性使得其波束指向與徑向距離和頻率差有關，通過在不同發射陣元間引入一個頻率差，可以有效抑制低空目標環境下多徑效應帶來的信噪比損失。然后，采用廣義似然比檢驗(GLRT)方法推導了FDA雷達低空目標檢測器，在虛警率一定的條件下，能夠有效提高目標檢測概率。最后，通過矩陣乘法、矩陣行列式計算等子模塊的設計在FPGA硬件平臺實現了FDA雷達低空目標檢測器，有效提升了FDA雷達低空目標檢測的實時性。綜上所述，本方法能夠在低空目標環境下，利用FDA雷達的掃描特性，有效的完成低空目標的檢測，在現代戰爭中具有很高的實用性。

技術領域

本發明屬于相控陣雷達低空目標檢測領域，特別涉及一種頻率分集陣列(FDA)雷達低空目標檢測方法。

背景技術

在現代戰爭中，利用低空和超低空飛行器打擊敵方重要軍事設施已成為一種改變戰爭進程的重要手段。這類低空目標飛行高度低、速度快，雷達反射面積小，而且能利用自然障礙來躲避雷達的探測和防空武器的攻擊，對防空系統造成極大的威脅和破壞。因此，對低空目標檢測技術展開研究具有重要的意義和廣泛的軍事應用前景。

影響低空目標檢測性能的主要因素為雜波和多徑效應，針對多徑效應，許多學者提出了有效的抑制方法。這些方法主要分為兩類，一類為超分辨率技術，包括距離分辨率和角度分辨率，采用超寬帶雷達可以獲得極高的距離分辨率，采用窄波束，抑制波束旁瓣電平，可以抑制進入接收機的雜波和多徑信號的能量，從而提高信雜比。但是當目標飛行高度很低，直達波與反射波的相干性很高，無論是在距離，角度還是頻率上的超分辨技術都無法對直達回波和反射回波進行區分；另一類為分集技術，采用頻率分集、空間分集和極化分集等技術可以降低直達波與反射波的對消概率，獲得分集增益，如Sen S等提出了一種正交頻分多路(OFDM)雷達體制的低空目標檢測方法，該方法利用信號的正交性，實現頻率分集，能有效的提高檢測性能。但是當頻率正交的信號個數較少時，其對消的概率依然很大。

FDA是近年提出的一種新的陣列天線，與傳統相控陣比較，由于在陣元間引入了頻率差，其波束指向與徑向距離有關，這給低空目標檢測提供了新的方案。

發明內容

本發明針對背景技術的不足之處提供一種FDA雷達低空目標檢測方法，達到實時、有效的低空目標檢測的目的。

本發明的技術方案為一種頻率分集陣列雷達低空目標檢測方法,該方法包括:

步驟1：在多個收發陣元架構下，建立頻率分集陣列雷達直達-直達與直達-反射兩種回波信號模型，構造回波貫徹數據矩陣S；其中直達-直達回波表示發射單元的發射波直達目標，目標的反射波直達接收陣元的回波；直達-反射回波表示發射單元的發射波直達目標，目標的反射波經過其他物體的反射后到達接收陣元的回波；

步驟1.1：根據目標距離，構建第n個陣元發射，第m個陣元接收的直達路徑信號的傳播延時和反射路徑信號的傳播延時根據目標速度分量，構建第n個陣元發射，第m個陣元接收的直達路徑信號的多普勒頻率和反射路徑信號的多普勒頻率

步驟1.2：引入目標在直達路徑和反射路徑中的散射系數σ_d、σ_r，構建第m個陣元解調后的接收信號s_m(t)；

其中：f₀表示發射信號的中心頻率，Δf表示相鄰陣元的頻率增量，由于Δf＜＜f₀，陣元間距小于目標的高度，對于不同的n，似為似為N表示發射陣元的總個數；

步驟1.3：對第m個陣元解調后的接收信號s_m(t)進行離散采樣，根據發射陣元個數N和一個相干處理間隔內積累脈沖數K，構造回波觀測數據矩陣S；

S＝A(σ)B+E