[发明专利]一种针对无人机目标的雷达快速检测方法

权利要求书

1.一种针对无人机目标的雷达快速检测方法，其特征在于，采用雷达对M个小型无人机目标进行检测，建立在观测时间内雷达与第k个目标之间的瞬时斜距模型为：

式中，a_k,0表示第k个目标到雷达的初始距离，a_k,1、a_k,2、a_k,3分别表示第k个目标的径向速度、加速度和急动度，t_m＝mT,m＝0,1,2,...表示慢时间，T表示脉冲重复时间；

则所述检测方法包括以下步骤：

S1、发射信号：

雷达发射的信号为线性调频信号，即：

式中，rect(·)表示矩形函数，T_r表示脉冲宽度，γ表示调频斜率，f₀表示载波频率；令这里表示快时间，即距离时间；

S2、接收信号：

在f_r-t_m域接收到的第K个目标回波信号为：

其中，f_r表示关于距离时间的距离-频率变量，c＝3×10⁸表示光速，是一个常数，A_k,1表示第k个目标的幅度，B＝γT_r表示信号的带宽，表示目标的最大不模糊速度，v_k,0为不模糊速度且满足

S3、对接收到的回波信号用负对称相关函数进行距离走动校正，目标回波的负对称相关函数NSCF为：

当2v_k,0>v_a，定义新的不模糊速度：

v_k,1＝n_k,1v_a-2v_k,0

式中，v_k,1为不模糊速度满足n_k,1为多普勒模糊数，当v_k,1>0时，n_k,1取值0或者-1；当v_k,1<0时，n_k,1取值0或者1；

S4、应用参数对称多项式相位变换来消除多普勒频移，然后利用吕分布估计加速度和急动度，具体为：

只考虑目标所在距离单元的信号：

其中，表示IFT后信号的幅度；

g_k(t_m)的参数对称多项式相位变换PSPPT为：

其中，ω₁是延迟时间常量；利用LVD来处理这个信号，e_k(t_m)的慢时间参数对称瞬时自相关函数(PSIAF)为：

其中，τ表示延迟时间变量；

定义尺度变换Γ：

式中，G是t_m-τ域的相位函数，t_n是尺度变换后的慢时间变量，h是尺度变换因子；延迟时间w₀和尺度变换因子h都设为1，经尺度变换后：

其中，A_k,4是一个常数；沿t_n和τ做2维傅里叶变换FT：

式中，f_a和f_τ分别是相对于t_n和τ的频率变量，在f_a-f_τ域回波信号的能量集中在点处，通过搜索E_k(f_a,f_τ)峰值的位置得到径向加速度a_k,2和急动度a_k,3的估计值，分别如下所示：

式中，(f_a^peak,f_τ^peak)是f_a-f_τ平面的峰值位置；

S5、建立一个相位补偿函数PCF估计不模糊速度v_k,1，然后通过在2维多普勒模糊数域搜索得到多普勒模糊数n_k,0和n_k,1，具体为：

建立相位补偿函数如下：

对g_k(t_m)进行相位补偿：

g′_k(t_m)＝g_k(t_m)H_k,0(t_m)

假设和对g′_k(t_m)沿慢时间做傅里叶变换FT后，得到：

不模糊速度v_k,1估计值如下：

式中f^peak表示G′(f)在峰值处的频率取值；

建立搜索相位补偿函数：

其中，当时，n′_k,1取值0或者-1；当时，n′_k,1取值0或者1；

对X_k(f_r,t_m)进行搜索相位补偿：

X′(f_r,t_m；n′_k,0,n′_k,1)＝X_k(f_r,t_m)H_k(f_r,t_m；n′_k,0,n′_k,1)

假设的估计值和2维多普勒模糊数搜索参数(n′_k,0,n′_k,1)和真实值相等，然后沿距离频率作逆傅里叶变换IFT和慢时间做傅里叶变换FT，可以得到：

n_k,0和n_k,1可以估计为：

式中和分别表示n_k,0和n_k,1的估计值；且目标速度估计值如下：

S6、采用单元平均恒虚警CA-CFAR检测技术对相参积累后的回波积分峰值进行检测，在比较器中用判决门限V_T与被检测单元信号进行比较判决，待检测单元Y满足：

|Y|>V_T

则判决目标存在；

其中，判决门限V_T＝Zη，是CA-CFAR检测器中所有参考单元信号x_i，i＝1,2,…,2n之和的均值，门限加权系数P_fa为虚警概率。