[发明专利]基于回波精确模型的高速机动弱目标检测方法

说明书

技术领域

本发明属于雷达技术领域，具体涉及一种采用回波精确模型对高速机动弱目标进行检测的方法，可用于提高输出信噪比和积累增益，改善检测性能。

背景技术

临近空间高超声速飞行器的出现给国家安全带来了巨大威胁，对其进行探测、跟踪、识别、拦截将是空天防御系统的重要发展方向，而其中最为基础的一个环节即是对其进行探测发现。高超声速飞行器具有飞行速度快、机动能力强、航迹难以预测等特点，这对雷达的探测能力提出了严峻的挑战。为此，必须研究相应的技术，以提高雷达的探测能力。

在现有的技术条件下，对高超声速飞行器的探测通常采用的是长时间相参积累技术，但是在长相参处理时间内回波信号会出现跨距离单元、跨多普勒单元问题，使得有效积累的回波脉冲数减少，影响信号能量的积累，从而导致输出信噪比降低，雷达检测性能下降。因此，需要对距离走动和多普勒扩展进行补偿，实现多个脉冲间的有效积累。目前，对高超声速飞行器回波信号进行匹配滤波时，一般采用的是回波信号的近似模型，但由于目标的速度非常大，可达到15马赫甚至更高，故回波信号将出现失配滤波，输出信噪比降低，同时由于目标的机动能力非常强，加速度可达10g甚至更大，回波信号的包络还会出现距离弯曲，加剧了目标回波相参积累的难度，降低了雷达的检测性能。

发明内容

本发明的目的在于针对上述已有技术的不足，提出了一种基于回波精确模型的高速机动弱目标检测方法，以提高输出信噪比和积累增益，改善检测性能。

实现本发明目的的技术思路是：建立高速机动微弱目标回波精确模型，对回波信号进行精确匹配滤波，并补偿掉回波信号包络的距离走动、距离弯曲和多普勒扩展，使回波信号能量得到有效的积累，提高检测性能，其实现步骤包括如下：

（1）构建高速机动目标回波信号的精确模型s(t_k,t_m)：

s(t_k,t_m)＝Au_c[α(t_k-τ′(t_m))]exp(-j2πf₀ατ′(t_m))，

exp(j2πf₀t_k)exp(j2πf_dt_k)

其中，t_k为目标回波脉冲内的快时间，t_m为目标回波脉冲间的慢时间，A为目标回波信号的幅度，u_c(t)为发射的线性调频脉冲信号，t为时间，α＝(c-v(t_m))/(c+v(t_m))为目标回波包络的展缩因子，c为光速，v(t_m)＝v₀+a₀t_m为第m个脉冲内目标的初始速度，v₀为目标的初速度，a₀为目标的加速度，τ′(t_m)为目标回波信号相对于发射信号的延迟时间，exp(·)为指数，j为虚数单位，f₀为载波频率，f_d为目标回波信号的多普勒频率；

（2）设计一个与上述回波信号相匹配的精确匹配滤波器用该精确匹配滤波器对回波信号s(t_k,t_m)进行精确匹配滤波，输出频域信号为Y(f,t_m)：