[發(fā)明專利]基于四通道相參融合的全極化MIMO雷達(dá)目標(biāo)檢測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010882905.1
• 申請(qǐng)日: 2020-08-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111796252B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-05-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周生華;鄭紀(jì)彬;郭怡亨;劉宏偉;王奧亞;馬暉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01S7/41
• 分類號(hào): G01S7/41
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心 61205
• 代理人: 田文英;王品華

本發(fā)明提出一種基于四通道相參融合的全極化MIMO雷達(dá)目標(biāo)檢測(cè)方法，其步驟是：實(shí)時(shí)獲取四個(gè)極化通道的回波信號(hào)；遍歷所有的通道鎖相環(huán)；獲取低頻信號(hào)；獲取通道鎖相環(huán)的輸出信號(hào)；若所有的通道鎖相環(huán)全部進(jìn)入鎖定狀態(tài)，則獲得相參融合信號(hào)后，進(jìn)行目標(biāo)檢測(cè)；若所有的通道鎖相環(huán)沒(méi)有全部進(jìn)入鎖定狀態(tài)，則繼續(xù)選擇未鎖定的通道鎖相環(huán)，直到所有的通道鎖相環(huán)全部進(jìn)入鎖定狀態(tài)后，獲得相參融合信號(hào)進(jìn)行目標(biāo)檢測(cè)。本發(fā)明通過(guò)利用鎖相環(huán)對(duì)目標(biāo)極化散射系數(shù)進(jìn)行相位補(bǔ)償，從而可以相參地累積分集通道，進(jìn)而提高了全極化MIMO雷達(dá)目標(biāo)檢測(cè)的極化檢測(cè)性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于雷達(dá)技術(shù)領(lǐng)域，更進(jìn)一步涉及雷達(dá)目標(biāo)檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域中的一種基于四通道相參融合的全極化多輸入多輸出MIMO(Multiple-InputMultiple-Output)雷達(dá)目標(biāo)檢測(cè)方法。本發(fā)明可用于在全極化MIMO雷達(dá)實(shí)時(shí)跟蹤中對(duì)動(dòng)態(tài)目標(biāo)極化檢測(cè)。

背景技術(shù)

動(dòng)態(tài)目標(biāo)極化檢測(cè)性能是全極化MIMO雷達(dá)中的重要問(wèn)題之一。對(duì)具有一定信噪比的極化雷達(dá)信號(hào)，利用噪聲、雜波和目標(biāo)的極化信息差異提高檢測(cè)概率，這就是目標(biāo)極化檢測(cè)。全極化MIMO雷達(dá)通常具有四個(gè)極化通道，并且在雷達(dá)處處理目標(biāo)的四個(gè)不同極化分量。通常，不同通道中的目標(biāo)回波是不同的，甚至在統(tǒng)計(jì)上是相互獨(dú)立的。在目標(biāo)搜索模式下，通常無(wú)法獲取目標(biāo)的極化散射系數(shù)的相位，因此，不同通道中的信號(hào)通常是非相參處理的。基于不同背景，學(xué)者們提出了多種極化檢測(cè)器。美國(guó)MIT林肯實(shí)驗(yàn)室Nova等人提出的最優(yōu)極化檢測(cè)器OPD(OptimizedPolarimetricDetector)，是Neyman-Pearson準(zhǔn)則下的最優(yōu)檢測(cè)器，其檢測(cè)性能給出了所有檢測(cè)器的上限。但是，OPD檢測(cè)器需要精確已知目標(biāo)回波的協(xié)方差矩陣，這在實(shí)際使用中不易獲得，所以，為了避免精確估計(jì)目標(biāo)回波的協(xié)方差矩陣，常用均勻加權(quán)的非相參積累檢測(cè)器來(lái)融合不同極化接收通道中的回波信號(hào)，但由于獲取的極化信息不多，使得均勻加權(quán)的非相參累積檢測(cè)器在全極化雷達(dá)中的檢測(cè)性能一般。

中國(guó)人民解放軍國(guó)防科技大學(xué)在其擁有的專利技術(shù)“一種基于白化濾波的極化MIMO雷達(dá)檢測(cè)方法”(專利申請(qǐng)?zhí)?01810964389.X，申請(qǐng)日2018.08.23，授權(quán)公告號(hào)CN108983227B)中公開(kāi)了一種基于白化濾波的極化MIMO雷達(dá)目標(biāo)檢測(cè)方法。該方法實(shí)現(xiàn)的具體步驟是，(1)全極化MIMO雷達(dá)水平極化發(fā)射、垂直極化接收的信號(hào)與垂直極化發(fā)射、水平極化接收的信號(hào)相同，具有相同信噪比；(2)為了避免精確估計(jì)目標(biāo)回波的協(xié)方差矩陣，用參考距離單元和待檢測(cè)距離單元觀測(cè)數(shù)據(jù)估計(jì)雜波和熱噪聲的協(xié)方差R；(3)計(jì)算檢驗(yàn)統(tǒng)計(jì)量(4)計(jì)算檢測(cè)門(mén)限；(5)判斷目標(biāo)是否存在。該方法存在不足之處是：在實(shí)際應(yīng)用中，全極化MIMO雷達(dá)水平極化發(fā)射、垂直極化接收的信號(hào)與垂直極化發(fā)射、水平極化接收的信號(hào)不一定相同，不一定具有相同信噪比，會(huì)導(dǎo)致該方法估計(jì)噪聲協(xié)方差時(shí)，計(jì)算量增加運(yùn)算復(fù)雜度增大。

西安電子科技大學(xué)在其申請(qǐng)的專利文獻(xiàn)“全相參全極化MIMO雷達(dá)四通道融合目標(biāo)檢測(cè)方法”(專利申請(qǐng)?zhí)?01611094003.1，申請(qǐng)日2016.12.02，申請(qǐng)公布號(hào)CN106597381A，申請(qǐng)公布日2017.04.26)中公開(kāi)了一種全相參全極化MIMO雷達(dá)四通道融合信噪比加權(quán)目標(biāo)檢測(cè)方法。該方法實(shí)現(xiàn)的具體步驟是，(1)全相參全極化MIMO雷達(dá)通過(guò)正交極化通道發(fā)射波形相互正交的信號(hào)；(2)全相參全極化MIMO雷達(dá)通過(guò)正交極化通道接收回波信號(hào)；(3)對(duì)正交極化接收通道接收的回波信號(hào)進(jìn)行四路脈沖壓縮，得到四個(gè)極化通道回波信號(hào)；(4)在目標(biāo)回波信號(hào)的極化信息獲取不足的情況下，采用根據(jù)回波信號(hào)進(jìn)行計(jì)算的方式，估計(jì)回波信號(hào)信噪比，構(gòu)建信噪比加權(quán)矩陣，對(duì)四個(gè)極化通道信號(hào)進(jìn)行信噪比加權(quán)非相參融合檢測(cè)。該方法存在不足之處：該方法采用構(gòu)造信噪比加權(quán)矩陣的方式對(duì)全極化MIMO雷達(dá)的四個(gè)極化通道的回波信號(hào)進(jìn)行融合檢測(cè)，是因?yàn)槟繕?biāo)回波信號(hào)的極化信息獲取不足，無(wú)法準(zhǔn)確估計(jì)目標(biāo)回波協(xié)方差矩陣。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提出了一種基于四通道相參融合的全極化MIMO雷達(dá)目標(biāo)檢測(cè)方法。用于解決目標(biāo)回波信號(hào)極化信息獲取不足導(dǎo)致的目標(biāo)回波協(xié)方差矩陣估計(jì)不準(zhǔn)確的問(wèn)題。