[发明专利]全相参全极化MIMO雷达四通道融合目标检测方法

说明书

技术领域

本发明属于雷达技术领域，具体的说是一种目标检测方法，可用于实现全相参全极化MIMO雷达在噪声背景下对目标的检测。

背景技术

已有研究成果表明，如同频率分集和空间散射分集一样，全极化雷达可以获得空间目标的极化分集增益，提高雷达系统的目标检测性能。全相参全极化MIMO雷达的核心思想是雷达发射信号由两个具有一定带宽的调制信号相干叠加得到，两个正交极化通道的发射波形尽可能正交，即二者的互相关函数尽可能小，然后对每个雷达回波信号同时进行两路正交波形的相关接收，利用信号调制的正交性分离出不同发射极化对应的回波，从而同时得到四路不同极化通道的回波信号，通过对四路极化通道信号的融合处理，来增强目标的检测性能。

对具有一定信噪比的极化雷达信号，利用噪声、杂波和目标的极化信息差异提高检测概率，这就是目标极化检测。基于不同背景，学者们提出了多种极化检测器。美国MIT林肯实验室Novak等人提出的最优极化检测器OPD，是Neymann-Pearson准则下的最优检测器，其检测性能给出了所有检测器的上限。但是，OPD检测器需要精确已知目标回波的协方差矩阵，这在实际使用中不易获得，所以，常用均匀加权的非相干积累检测器来融合不同极化接收通道中的回波信号。

均匀加权的非相干积累检测器在贝叶斯意义下最优的条件是，各个极化通道的目标回波信号在统计上相互独立，且具有相同的信噪比。但是，对于全相参全极化MIMO雷达，由于雷达目标极化散射特性的不同，导致四个不同极化通道的目标回波信号可能具有不同的信噪比，并且这四路信号并不一定统计独立，这些都会降低均匀加权的非相干积累检测器的检测性能。

发明内容

本发明的目的在于克服上述已有极化检测器在目标检测性能上的不足，提出一种全相参全极化MIMO雷达四通道融合目标检测方法，以进一步提高目标检测性能。

本发明的技术思路是：依据四个不同极化通道回波信号的信噪比进行加权，故称作四通道融合信噪比加权检测器。在已知四个极化通道信噪比且四个极化通道目标回波信号相互独立的条件下，它在贝叶斯意义下是最优的，从而能达到检测性能的上界。在估计得到四个极化通道信噪比且各通道回波相关的情况下，其检测性能也优于均匀加权的非相干积累检测器。

全相参全极化MIMO雷达具有两路独立调制正交极化发射通道、两路正交极化接收通道，通过双极化通道同时发射正交调制波形，并同时进行两路正交相关接收，分别进行匹配滤波，通过对四路匹配滤波输出进行融合处理来进行目标检测。

根据上述思路，本发明的实现技术方案如下：

(1)全相参全极化MIMO雷达的垂直极化发射通道V和水平极化发射通道H同时发射波形相互正交的信号s_V(t)和s_H(t)，即满足下述关系式：

其中，s_V(t)表示垂直极化通道的发射信号，s_H(t)表示水平极化通道的发射信号，t表示时间，τ表示任意时延，T表示发射脉冲时宽，*表示复数共轭；

(2)全相参全极化MIMO雷达的垂直极化接收通道和水平极化接收通道同时接收回波信号，得到垂直极化接收通道的回波信号r_V(t)和水平极化接收通道的回波信号r_H(t)；

(3)利用所述发射信号s_V(t)和s_H(t)对应的两种匹配滤波器，分别对全相参全极化MIMO雷达垂直极化接收通道r_V(t)的回波信号和水平极化接收通道的回波信号r_H(t)进行脉冲压缩，得到脉冲压缩后的四路回波信号r_VV、r_VH、r_HV和r_HH；

(4)构建四通道融合信噪比加权极化检测器模型，对全相参全极化MIMO雷达的回波信号进行融合检测：

4a)将全相参全极化MIMO雷达四个极化通道的回波信号r_VV、r_VH、r_HV和r_HH写成向量r_O的形式：

r_O＝[r_VV,r_VH,r_HV,r_HH]^T，

其中，T表示矩阵转置；