[發明專利]目標速度未知時的FDA-MIMO雷達檢測方法與系統

有效

• 申請號: 202110692260.X
• 申請日: 2021-06-22
• 公開（公告）號: CN113253251B
• 公開（公告）日: 2021-09-24
• 發明（設計）人: 劉維建;曾麗;李檳檳;周必雷;張昭建;杜慶磊;陳輝;王永良
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍空軍預警學院
• 主分類號: G01S13/04
• 分類號: G01S13/04;G01S7/42;G06F17/16
• 代理公司: 深圳市六加知識產權代理有限公司 44372
• 代理人: 向彬

本發明公開了一種目標速度未知時的FDA?MIMO雷達檢測方法：步驟1：構造數據矩陣，包括：待檢測數據矩陣、訓練樣本矩陣和信號發射?接收導向矢量；步驟2：根據所述數據矩陣構造中間變量；步驟3：利用所述中間變量構造檢測統計量；步驟4：根據系統設定的虛警概率及系統維數確定檢測門限；步驟5：比較所述檢測統計量與所述檢測門限的大小，并判決目標是否存在。本發明設計的FDA?MIMO雷達檢測方法一體化實現了雜波抑制、信號積累和恒虛警處理，無需獨立的雜波抑制步驟和恒虛警處理步驟，簡化了檢測流程，在降低復雜度的同時，能夠保證較好的檢測性能。本發明還提供了相應的目標速度未知時的FDA?MIMO雷達檢測系統。

技術領域

本發明屬于信號檢測技術領域，更具體地，涉及一種目標速度未知時的FDA-MIMO雷達檢測方法與系統。

背景技術

不斷提高目標探測性能，一直是雷達設計師不懈的追求。為了實現這一目標，需要挖掘盡量多的可用信息。近年來，兩種新體制雷達受到學術界和工業界越來越多的關注，分別是多輸入多輸出（MIMO）雷達和頻率分集陣列（FDA）雷達。相比于傳統相控陣雷達，MIMO雷達的每個天線均發射獨立的波形，實現了波形分集，從而提高了系統自由度，具有等效陣列孔徑大、目標參數識別強、難以被偵察和干擾、弱小目標檢測性能良好等優點。FDA雷達的不同陣元的發射信號載頻均相差一定的數值，使得雷達發射方向圖是距離-角度-時間的三維函數，增加了系統可控自由度，具有欺騙干擾抑制、距離模糊雜波抑制等優點。把FDA與MIMO技術結合，形成FDA-MIMO雷達，可極大擴展系統自由度，提高信號處理靈活性，進一步提升雷達目標探測性能。

雷達探測的目標大多數為非合作目標，因此，目標的方位、距離、速度等信息往往未知。為了實現對未知目標的檢測，最常用的辦法是基于搜索的思想，即把整個參數空間劃分為小的單元，逐個距離-方位-多普勒單元進行檢測，當給定的距離-方位-多普勒單元的信號輸出值大于門限時，則判定該單元有目標，為后續精確估計目標參數提供了鋪墊。然而，由于FDA-MIMO雷達系統自由度高，若在整個參數空間逐一進行搜索，則實現復雜度過高。

文獻L. Lan, A. Marino, A. Aubry, A. De Maio, G. Liao, J. Xu, and Y.Zhang,“GLRT-based adaptive target detection in FDA-MIMO radar,”IEEETransactions on Aerospace and Electronic Systems, vol. 57, no. 1, pp.597–613, 2021.基于廣義似然比（GLRT）準則，提出了未知雜波中適用于FDA-MIMO雷達的自適應檢測方法，該檢測方法假設目標的距離信息未知，通過半定規化、離散柵格搜索和牛頓法估計得到目標的距離信息，然而，該方法僅基于一個脈沖數據，未考慮目標的運動信息，在實際應用中勢必會帶來性能損失。文獻R. Gui, W.-Q. Wang, and Z. Zheng, “Low-complexity GLRT for FDAradar without training data,” Digital SignalProcessing, vol. 107, p.102861, 2020.基于GLRT準則，提出了適用于FDA雷達的檢測方法，然而，該檢測方法未利用訓練樣本，檢測性能有限。此外，上述文獻均未得到檢測器解析的檢測門限計算方法，主要利用蒙特卡洛仿真獲得檢測門限，這對于多通道的雷達系統來說，運算量過高，尤其是在系統虛警概率較低的情形下。

發明內容

為了解決上述問題，本專利在給定的距離-方位單元進行目標檢測，而假定目標速度未知，通過最大似然對目標速度進行估計，在降低運算復雜度的同時，未大幅度降低目標檢測性能，并且得到了檢測門限解析的計算方式，極大降低了運算復雜度。

為實現上述目的，按照本發明的一個方面，提供了一種目標速度未知時的FDA-MIMO雷達檢測方法，包括以下步驟：