[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

利用高頻地波雷達檢測海上機動目標的方法，包括利用高頻地波雷達獲取帶有目標信息的回波數據，對回波數據進行預檢測，初步確定機動目標的速度和位置區間，估計機動目標的加速度范圍，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，最后對補償后的機動目標進行CA?CFAR檢測，從而確定回波數據中存在機動目標信息。本發明通過對高頻地波雷達中機動目標模型的分析，推導理論加速度補償公式，綜合考慮了目標實際運行的速度情況，結合改進的多通道補償法解決海上機動目標檢測問題，工程計算量較少，改善了機動目標由于加速度所帶來的頻譜展寬和能量分散的問題，使目標能量重新聚集，從而解決高頻地波雷達中海上機動目標的檢測問題。

技術領域

本發明涉及一種海上機動目標的檢測方法，具體涉及一種利用高頻地波雷達檢測包括船只在內的海上機動目標的方法。

背景技術

對于利用FMICW波形的地波雷達，當觀測區域內有運動目標出現時，回波信號中將會出現多普勒頻移，將回波信號與本振信號混頻后取出差頻信號后經過低通濾波變換到中頻，對低通濾波后的信號進行距離變換，然后進行若干周期的相干積累后進行多普勒變換，從而獲得含有目標特征的距離-多普勒二維譜，信號檢測就在這樣的譜域進行。而高頻地波雷達對目標的檢測能力極大程度上依賴于多普勒分辨力的提高，由于多普勒分辨力的提高也依賴于相干積累周期數的增加。因此，相干積累在高頻地波雷達的信號處理中極為重要。

目前，國內外已發展了一些高頻地波雷達目標檢測方法。由于高頻地波雷達系統可以對海面上移動的船目標實現檢測和跟蹤，對海洋環境起到檢測作用，所以在相關領域得到了廣泛的應用。目前常用的檢測技術有恒虛警檢測、極化檢測和TBD檢測(TrackBefore Detect)等。

高頻雷達中為保證脈沖積累的相干性，要求目標在積累周期內的徑向運動為勻速運動。但是對于海上的船只，不可能總是處于勻速航行運動狀態，每當船只目標出現加速或者減速情況，即目標的徑向速度在不斷變化，存在徑向加速度，若對雷達回波信號進行積累，往往會由于多普勒展寬和能量損失引起目標信噪比降低，導致檢測率降低，甚至出現目標漏檢。針對機動目標回波在多普勒譜上呈現出的譜峰展寬、能量展寬的情況，Frazer等人利用了Wigner-Ville分布估計出彈道導彈目標的瞬時多普勒變化規律，解決了由于目標存在加速度而導致的相干積累的損失，從而使得目標在相干積累之前的多普勒頻移上形成譜峰，為其后的檢測提供便利。KLu等人提出了基于多項式相位法的天波超視距雷達中的機動目標檢測，此方法把回波信號按泰勒公式展開成多項式的形式，借助高階模糊函數估計目標各階加速度。這些算法從不同程度上解決了飛機、導彈等高速機動目標由于徑向加速度帶來的展寬影響和能量泄露的問題，提高了檢測性能。但是由于地波超視距雷達與天波超視距雷達性能、參數、以及目標特性等大不相同，所以這些方法不能直接應用于地波雷達中，并且上述方法還沒有用于海上船只等機動目標檢測的研究中，因此目前對于高頻地波超視距雷達的機動目標檢測還有很大的研究空間，所以對于地波雷達的機動目標檢測的研究還是很有必要的。相關的部分參考文獻如下：

[1]Armstrong B C,Griffiths H D.CFAR detection of fluctuating targetsin spatially correlated K-distributed clutter[J].RadarSignal Processing IeeProceedings F,1991,138(2):139-152.(雜波中相關K分布的CFAR檢測)

[2]Frazer G J,Anderson S J.Wigner-Ville analysis of HF radarmeasurement of an accelerating target[C]//International Symposium on SignalProcessing and ITS Applications.IEEE Xplore,1999:317-320vol.1.(高頻雷中基于Wigner-Ville分析的機動目標檢測)