[发明专利]一种用于匀加速运动目标的相参积累检测方法

说明书

本发明公开了一种用于匀加速运动目标的相参积累检测方法，属于雷达技术领域。本发明首先利用PD雷达发射线性调频信号，然后对接收到的含有目标的回波信号进行脉冲压缩。再对脉冲压缩后的回波信号进行坐标搬移变换以校正目标的距离走动。随后，利用分数阶傅里叶变换消除目标的多普勒走动并实现能量的相参积累。由于本发明同时利用目标回波中的幅度与相位信息进行长时间相参积累，因此能够有效地抑制噪声，提高雷达对微弱目标的检测性能。另外，本发明的分数阶傅里叶变换能够通过快速傅里叶变换实现，因此可以极大地减小运算量，有利于雷达对微弱目标的快速检测。

技术领域

本发明属于雷达技术领域的运动目标检测技术，具体涉及一种用于匀加速运动目标的相参积累检测方法。

背景技术

近年来，随着科学技术的发展与进步，如何快速而有效地实现对低信噪比运动目标快速而有效的检测成为了雷达信号处理领域中一项具有挑战性的问题。由于远距离目标和低雷达截面积目标通常都有很低的回波信噪比，因此我们常将这两类目标称为微弱目标。为了有效地检测微弱目标，增加回波积累数目并延长积累时间是一种行之有效的方法。然而，随着积累时间的延长，目标会不可避免地出现距离走动和多普勒走动。因此，距离走动与多普勒走动的补偿效果决定了微弱目标的检测效果。

目前，雷达目标回波长时间积累方法主要可以分为非相参积累和相参积累两类。非相参积累只考虑回波数据的幅度信息，实现方式较为简单。然而，由于未使用其相位信息，该类方法在低信噪比环境中的积累增益会极大地降低。相参积累则同时考虑回波数据的幅度与相位信息，具体来说是对回波进行同相叠加，因此能够获得更高的积累增益。

传统的相参积累方法如动目标检测(MTD)技术能够对驻留时间在一个距离单元或多普勒单元内的运动目标进行积累并检测。当目标出现距离走动，即出现目标跨多个距离单元时，传统的积累方法MTD将失效。Keystone变换、AR-MTD算法、Radon傅里叶变换等方法能够校正距离走动，实现匀速运动目标的能量积累、检测。然而，对于运动方式更为复杂的匀加速运动，其会出现目标同时跨多个距离单元和多个多普勒分辨单元的问题，即同时发生距离走动和多普勒走动。多普勒走动会导致积累时能量在频域的分散，会使上述方法失效。

为解决距离走动和多普勒走动，多种方法被提出。两步二阶Keystone变换通过重复插值进行距离走动的校正与能量的积累，然而，该方法存在大量插值损失，且多次插值，过程复杂繁琐。广义Radon傅里叶变换能够消除距离走动和多普勒走动，通过距离、速度和加速度的三维联合搜索对目标能量进行相参积累。然而，广义Radon傅里叶变换的计算非常复杂，影响雷达信号处理的实时性。总体来看，现有方法主要通过插值运算或多维度参数搜索来实现，运算量更大、实现方式更复杂使其实用性降低。

发明内容

本发明的发明目的在于：针对上述存在的问题，提供一种能校正匀加速运动目标的距离走动和多普勒走动效应，并在低信噪比环境中实现目标能量的相参积累与目标检测。

本发明的用于匀加速运动目标的相参积累检测方法，包括如下步骤：

步骤1：使用PD(脉冲多普勒)雷达发射线性调频信号，记为z_t(τ,t_n)，将雷达接收到的目标回波信号记为z_r(τ,t_n)。其中，τ是快时间，即从发射到接收单个脉冲所用的时间(也可用来对应表示目标距离)；t_n表示慢时间，即第n个脉冲信号所需时间，即t_n＝nT(n＝1,...,N)，T和N分别表示脉冲重复间隔和发射的总脉冲数。

基于雷达到目标的初始距离s₀、目标径向速度v和径向加速度a可得到目标与雷达在t_n时刻的距离为：