[發明專利]利用高頻地波雷達檢測海上機動目標的方法

有效

• 申請號: 201810374331.X
• 申請日: 2018-04-24
• 公開（公告）號: CN108776332B
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 紀永剛;葉佳辰;王祎鳴
• 申請（專利權）人: 國家海洋局第一海洋研究所
• 主分類號: G01S13/50
• 分類號: G01S13/50
• 代理公司: 青島海昊知識產權事務所有限公司 37201
• 代理人: 張中南;邱岳

1.利用高頻地波雷達檢測海上機動目標的方法，包括：

步驟0：利用高頻地波雷達向海面發射高頻電磁波，并獲取帶有目標信息的雷達回波數據；

其特征在于還包括以下步驟：

步驟1：對高頻地波雷達回波數據進行預檢測，檢測和識別面區域機動目標，初步確定機動目標的速度和位置區間；

步驟2：參數估計：因為機動目標加速度的存在會造成頻譜展寬，所以對機動目標開始CA-CFAR檢測之前要先進行補償，首先估計加速度補償范圍[-a_max,a_max]；

步驟3：對含有機動目標的時域數據進行補償，即選取不同的加速度離散步長Δa，利用不同的加速度采用逐級縮減方式對機動目標進行補償；

步驟4：對步驟3中補償后的含有機動目標的數據做傅里葉變換，并繪制頻譜圖；

步驟5，選取步驟4頻譜圖中能量最為集中的通道，做恒虛警檢測，即CA-CFAR檢測，從而確定哪些距離單元格存在機動目標；

上述步驟1中，識別面區域機動目標是：當目標展寬大于四個多普勒單元格，即判斷其為機動目標，選取符合該條件的機動目標等待下一步處理；

上述步驟2中，估計加速度補償范圍是：發射脈沖的掃頻周期為T、雷達波長為λ時，則回波的采樣頻率為f_s＝1/T，雷達能檢測到的最大徑向速度為v_max＝1/4f_sλ；設機動目標的加速度為a，徑向加速度的范圍選取應考慮相干積累時間和最大徑向速度的限制，其最大值a_max不應超過a_max＝v_max/T_c，T_c為雷達相干積累時間；而加速度離散步長Δa的選擇同樣需要考慮到波長與雷達相干積累時間，則目標的加速度離散步長應不低于Δa＝λ/2T_c²；

上述步驟3中，雷達的發射信號表示為：

其中ω為載頻，k為帶寬和掃頻周期之比，即調頻斜率；j為虛數；雷達接收機收到回波信號會包含延遲時間，回波信號表達式為：

其中Δt為回波延遲——即雷達發射到接收時的時間差：Δt＝2(r+vT)/c，r為目標至雷達的距離，v為目標初始速度，T為掃頻周期；

(1)式與(2)式混頻之后得到：

勻速目標的回波延遲表達式為：

Δt＝2(r+vT)/c (4)

當目標產生徑向加速度時，機動目標的回波延遲Δt₁就會改變：

將勻速運動目標回波延遲表達式(4)和機動目標回波延遲表達式(5)分別帶入混頻表達式(3)中，得：

勻速目標混頻信號為

機動目標混頻信號為

那么得到的混頻之后勻速目標和機動目標的相位分別為：

兩個相位做差，(9)減去(8)式得機動目標與勻速目標的相位差為：

上式簡化為：

在加速度補償范圍[-a_max，a_max]中選取不同的加速度，以對機動目標進行補償，補償公式為(11)；利用不同的加速度采用逐級縮減方式對機動目標進行補償；其中補償的次數由加速度補償范圍[-a_max，a_max]和加速度離散步長Δa決定。