[发明专利]基于Radon-分数阶模糊函数的雷达动目标长时间相参积累检测方法

说明书

一、技术领域

本发明属于雷达信号处理和检测技术领域，更具体地，本发明涉及一种基于Radon-分数阶模糊函数的雷达动目标长时间相参积累检测方法，可用于复杂环境下微弱动目标的雷达检测处理。

二、背景技术

雷达作为主要的电子信息装备，在现代战争中担负着信息获取、精确制导等重要任务。近年来，低空/超低空突防、反辐射导弹(Anti Radar Missile，ARM)、综合性电子干扰(Electronic Counter Measures，ECM)及隐身目标的出现极大地削弱了雷达对目标的探测能力，并对雷达的生存环境提出了严峻挑战。尤其是隐身武器装备(如隐身飞机、隐身舰艇等)和反辐射导弹对现代雷达构成的威胁越来越严重，已受到世界各国的高度重视。同时，雷达探测的目标种类也更加繁多复杂，除高性能作战飞机外，战术导弹、巡航导弹、无人机、航天器等目标都将成为雷达探测的主要对象。随着隐身技术的日趋成熟，飞机、导弹等目标的雷达横截面(Radar Cross Section，RCS)减小了一到两个数量级，极大地影响了雷达威力；另外，无人机、导弹、第四代战斗机、临近空间飞行器等现代飞行器的速度越来越快，对传统体制的雷达目标检测提出了新的挑战。相对雷达系统而言，目标RCS变小使得目标回波能量减小，导致预警雷达的目标检测性能大为降低，预警距离大大缩短；目标高速、机动运动将会引起距离走动，目标能量在距离维发生扩散，限制了积累的时间，同时目标的径向距离变化率出现较高次幂的变化，多普勒频率方向能量扩散，同样导致目标回波能量难以积累。这些目标的雷达回波能量小、且不易积累，具有很低可探测性能，统称为雷达微弱目标或低可探测目标。对隐身飞机、巡航导弹、高超声速飞行器和海面小目之类的低可探测运动目标的预警成为现代预警雷达面临的重大挑战。

利用信号处理方法来实现对低可探测性目标的检测，手段灵活，成本较低，具有较好的应用前景。通常可以利用数字波束形成(Digital Beam Forming，DBF)等技术增长目标的波束驻留时间，以延长积累时间以增加目标的能量，达到提高信号信杂(噪)比(Signal-to-Clutter/Noise Ratio，SCR/SNR)的要求。长时间积累技术根据是否利用目标信号的相位信息，包括长时间相参积累和长时间非相参积累。相比长时间非相参积累，长时间相参积累考虑了接收回波相位信息，故其积累增益远高于长时间非相参积累，适于复杂环境下微弱动目标的检测。目前长时间相参积累主要面临以下两个方面的问题：一方面由于雷达距离分辨力的不断提高和目标的高速运动，在长时间积累时，目标回波包络在不同脉冲周期之间走动，称为距离徙动效应(Across Range Walk，ARU)，使得目标能量在距离向分散，需在检测前进行回波距离徙动补偿；另一方面在长时间相参积累时，由于发动机的不稳定或复杂环境使得目标回波产生高次相位，具有时变特性，如火箭和导弹在飞行过程中的推力变化导致加加速度(急动度)产生了二次以上的高阶相位，又如对高海情下目标探测，目标随海面起伏而颠簸，回波产生高次项，此时，目标能量将在多普勒维扩散，频率将跨越多个多普勒单元，称为多普勒徙动效应(Doppler Frequency Migration，DFM)，降低了相参积累增益。

为了解决距离徙动问题，现有的方法包括包络相关法(如互相关法、最小熵法、谱峰跟踪法等)，但在低信杂(噪)比情况下由于相邻回波相关性较差而无法获得较好的包络对齐效果；Keystone变换法依赖于目标回波的多普勒模糊度；Radon-傅里叶变换法(Radon-Fourier Transform，RFT)通过联合搜索参数空间中目标参数的方式解决了距离徙动与相位调制耦合的问题，但它假设目标匀速运动。针对多普勒徙动补偿，现有的方法包括De-chirp法、Chirp-傅里叶变换法、分数阶傅里叶变换法(FRactional Fourier Transform，FRFT)、分数阶模糊函数(FRactional Ambiguity Function，FRAF)等，但补偿性能均受估计信号长度的限制。目前，很少有能够同时补偿距离和多普勒徙动的长时间相参积累方法，并且积累增益往往受信杂(噪)比的影响，不适于复杂杂波背景环境中的信号处理。上述问题限制了长时间相参积累方法在实际中的应用。

三、发明内容

1.要解决的技术问题

本发明的目的在于同时利用运动目标回波的幅度和相位信息(二次或三次相位)，提供一种基于Radon-分数阶模糊函数的雷达动目标长时间相参积累检测方法。其中要解决的技术问题包括：