[发明专利]基于Keystone和加权旋转FFT的目标检测方法

说明书

技术领域

本发明属于雷达微弱信号检测技术领域，更进一步涉及雷达目标检测领域中的基于Keystone和加权旋转FFT的目标检测方法。本发明可消除防空警戒雷达系统中目标高速运动引起的距离徙动，从而提高检测目标信噪比，可用于解决一些雷达运动目标信号参数难以估计或未知情况下的微弱信号检测问题。

背景技术

近年来，随着雷达技术的发展，国土防空雷达的防御能力和探测性能已大大提高，但是防空警戒雷达仍面临着电子干扰、隐身等威胁。这些威胁主要是使目标信号淹没于杂波干扰信号和噪声中，这样雷达就难以甚至无法检测到目标，从而在对空作战中取得优势。因此，为了在未来高速隐身远距离对空作战中占据主导权，必须提高雷达的目标检测性能，尤其是微弱目标的检测。

微弱目标检测有五大类方法：传统的匹配滤波方法(脉冲压缩)；相参积累检测方法；非相参积累检测方法；图像处理类检测方法；变换域类检测方法。目前，微弱目标检测大多采用相参积累检测方法。相参积累本质上就是均匀脉冲串的匹配滤波，即通过多接收几个脉冲进行积累，从而提高信噪比。匹配滤波，即根据当且仅当两个信号相关时对其进行卷积才可以得到最大信号的原理，利用雷达发射信号的备份从回波噪声中相关提取出目标信号，从而对目标进行检测。脉冲压缩，即为了解决雷达高分辨率和远探测距离之间的矛盾，发射宽脉冲信号以获得远的雷达探测距离，在接收时对宽脉冲进行压缩产生窄脉冲然后进行检测以提高雷达分辨率。对于雷达发射的线性调频信号，匹配滤波的实现方式就是脉冲压缩。

然而，相参积累检测方法虽然可以得到很高的信噪比，但是对于高速运动目标，由于在慢时间维(切向或方位向)和快时间维(径向或距离向)之间存在耦合，长时间积累就会出现目标跨距离单元走动的问题，即距离徙动。距离徙动包括一阶的距离走动和二阶的距离弯曲。距离徙动会使相参积累时各个目标回波的脉冲包络无法对齐，从而造成主瓣展宽，目标峰值下降，目标检测性能大大降低，甚至很难检测到目标。而现有的其他微弱目标检测方法中，有的算法，例如检测前跟踪方法(TBD)，该方法计算过于复杂，无法进行实时处理，从而不能应用于实战中；有的，例如非相参积累检测方法，则在接收信号信噪比相对较高情况下才有效，当信噪比极低时该方法不能适用，因而不能应用于远距离高速运动的微弱目标检测。

目前，已有方法提出利用Keystone变换对一阶距离走动进行校正。该方法的优点是一阶距离走动校正后再进行相参积累检测，有效消除了距离走动引起的误差，信噪比大大提高，因而可以更容易地检测到微弱目标。但是，为了进一步提高目标检测性能，往往还需进行二阶距离弯曲以及加速度引起的多普勒偏移项的校正。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提出基于Keystone和加权旋转FFT的目标检测方法。本发明属于相参积累检测方法，不仅可以有效地消除目标高速运动导致的距离徙动，使脉冲长时间积累不再受目标高速运动的影响，在信噪比极低时也可以获得比非相参积累方法更高的信噪比，而且无需目标的先验条件，不用进行参数估计，从而可以解决目标参数难以估计或未知情况下的微弱目标检测问题。本发明唯一耗时的就是旋转目标轨迹图像，因而检测速度较快。

本发明的实现思路是：先进行二阶距离弯曲校正，再进行旋转FFT相参积累校正一阶距离走动并进行目标检测。具体来说，首先，对雷达回波信号进行脉冲压缩并在快时间域做傅里叶变换(FFT)处理；然后，进行二阶Keystone变换，校正目标回波中的二阶距离弯曲；接着，利用校正因子加权校正多普勒偏移；最后，再进行旋转FFT相参积累，校正一阶距离走动的同时实现微弱目标的相参积累检测。

为实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案予以实现。

基于Keystone和加权旋转FFT的目标检测方法包括以下步骤：

步骤1，利用雷达向目标发射信号，雷达发射的信号为线性调频脉冲信号；利用雷达接收含目标的回波信号，对回波信号进行脉冲压缩，在快时间域对经脉冲压缩的回波信号进行傅里叶变换，得到只考虑一阶距离走动和二阶距离弯曲时快时间频域回波信号；

步骤2，通过二阶Keystone变换，对只考虑一阶距离走动和二阶距离弯曲时快时间频域回波信号进行二阶距离弯曲校正，得到二阶距离弯曲校正后的二维时间域的回波信号；

步骤3，根据飞机加速度设定多普勒偏移校正因子，将二阶距离弯曲校正后的二维时间域的回波信号乘以所述多普勒偏移校正因子，得出二阶距离弯曲校正加权后的回波信号；

步骤4，对二阶距离弯曲校正加权后的回波信号进行旋转FFT相参积累，得出目标检测结果。