[发明专利]基于三次相位变换和虚拟相位函数的空中机动目标检测方法

说明书

技术领域

本发明属于雷达信号处理技术领域，特别是涉及一种基于三次相位变换和虚拟相位函数的空中机动目标检测方法。

技术背景

机载相控阵雷达又称机载预警雷达，其是以飞机作为载体，具有机动性高、生存力强的特点，与地基雷达相比，其可视范围远，因此可担任警戒、指挥等重要任务，所以在现代战争中的作用越来越重要。但是，由于机载相控阵雷达处于下视状态，其杂波具有分布范围广、强度大等特点，因此在很大程度上淹没了目标信号，从而严重影响了雷达对目标信号的检测和估计性能。传统空时自适应处理(Space-Time Adaptive Processing，STAP)技术可在假设目标回波平稳的条件下，通过空时二维滤波有效地抑制地杂波，从而减小杂波对目标检测及参数估计性能的影响。随着飞行器机动性能的不断提高，目标在运动过程中随时会出现转弯、闪避或其他特殊攻击姿态等高机动现象，当目标运动参数包含加速度及加速度的变化率—急动度(Jerk)时，将这种目标称为高机动目标。高机动目标的多普勒带宽因其高机动性而被严重展宽，使得传统对其的检测及参数估计方法性能下降，因此对高机动目标运动检测和参数估计方法的研究具有重要意义。

当目标做匀急动度运动(即加速度变化率不变)时，目标回波信号为三次相位信号(Cubic Phase Signal，CPS)。近年来，各种CPS信号检测与估计方法不断出现，其中比较典型的方法有离散多项式相位变换(Discrete Polynomial Phase Transform，DPT)、三次相位变换(Cubic Phase Transform，CPT)等。虽然DPT方法能够提供较高的估计精度，但是由于需要对信号进行四阶非线性变换，因此对采样脉冲数和信噪比门限都有较高的要求。CPT方法只对信号进行二阶非线性变换，与DPT方法相比，在低信噪比下能够保持较高的参数估计性能，但是，由于机载预警雷达采样脉冲数较少，因此CPT方法依然难以直接应用。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种能够提高参数估计精度的基于三次相位变换和虚拟相位函数的空中高机动目标检测和参数估计方法。

为了达到上述目的，本发明提供了基于三次相位变换和虚拟相位函数的空中高机动目标检测和参数估计方法包括按顺序进行的下列步骤：

1)对机载预警雷达接收到的总回波数据进行杂波抑制，得到杂波抑制后的信号；

2)对上述杂波抑制后的信号进行空间相位校正，得到相位校正后的接收信号矩阵；

3)选取多个时刻对上述各阵元相位校正后的信号进行双线性变换，得到多个时刻的相位函数矩阵；

4)分别对不同时刻上述各阵元的相位函数补偿空时相位，完成虚拟相位函数构造；

5)构造代价函数，对不同时刻重构的虚拟相位函数进行参数搜索，得到相应时刻的瞬时频率；

6)对得到的一簇瞬时频率进行线性拟合，求得运动参数估值。

在步骤2)中，所述的对上述杂波抑制后的信号进行空间相位校正，得到相位校正后的接收信号矩阵的方法是：利用阵列流行补偿各阵元杂波抑制后信号的空间相位，得到只含时间相位的接收信号矩阵。

在步骤3)中，所述的选取多个时刻对上述各阵元相位校正后的信号进行双线性变换，得到多个时刻的相位函数矩阵的方法是：利用杂波抑制后数据构造原数据解调数据，利用解调数据实现由杂波抑制后信号向信号相位函数的二次解调，其中杂波抑制后信号为系数是高机动目标运动参数，自变量为采样时间的三次相位函数，信号相位函数为系数是信号瞬时频率，自变量为变换延迟的二次相位函数。

在步骤4)中，所述的分别对不同时刻上述各阵元的相位函数补偿空时相位，完成虚拟相位函数构造的方法是：对各阵元的相位函数进行时间相位补偿，利用各阵元短相干积累的相位函数重构参考阵元长相干积累的相位函数，达到增加相干积累时间的目的。

在步骤5)中，所述的构造代价函数，对不同时刻重构的虚拟相位函数进行参数搜索，得到不同时刻的瞬时频率的方法是：构造代价函数，通过对不同重构参数下代价函数峰值的搜索，确定原信号关于双线性变换时刻的瞬时频率。

在步骤6)中，所述的对得到的一簇瞬时频率进行线性拟合，求得运动参数估值的方法是：通过对多个瞬时频率进行线性拟合，求得高机动目标二阶及三阶参数估值，通过所得的二阶及三阶参数解调原接收信号，实现对高机动目标一阶参数的估计，进而完成对高机动目标运动参数的估计。