[发明专利]利用高频地波雷达检测海上机动目标的方法

权利要求书

1.利用高频地波雷达检测海上机动目标的方法，包括：

步骤0：利用高频地波雷达向海面发射高频电磁波，并获取带有目标信息的雷达回波数据；

其特征在于还包括以下步骤：

步骤1：对高频地波雷达回波数据进行预检测，检测和识别面区域机动目标，初步确定机动目标的速度和位置区间；

步骤2：参数估计：因为机动目标加速度的存在会造成频谱展宽，所以对机动目标开始CA-CFAR检测之前要先进行补偿，首先估计加速度补偿范围[-a_max,a_max]；

步骤3：对含有机动目标的时域数据进行补偿，即选取不同的加速度离散步长Δa，利用不同的加速度采用逐级缩减方式对机动目标进行补偿；

步骤4：对步骤3中补偿后的含有机动目标的数据做傅里叶变换，并绘制频谱图；

步骤5，选取步骤4频谱图中能量最为集中的通道，做恒虚警检测，即CA-CFAR检测，从而确定哪些距离单元格存在机动目标；

上述步骤1中，识别面区域机动目标是：当目标展宽大于四个多普勒单元格，即判断其为机动目标，选取符合该条件的机动目标等待下一步处理；

上述步骤2中，估计加速度补偿范围是：发射脉冲的扫频周期为T、雷达波长为λ时，则回波的采样频率为f_s＝1/T，雷达能检测到的最大径向速度为v_max＝1/4f_sλ；设机动目标的加速度为a，径向加速度的范围选取应考虑相干积累时间和最大径向速度的限制，其最大值a_max不应超过a_max＝v_max/T_c，T_c为雷达相干积累时间；而加速度离散步长Δa的选择同样需要考虑到波长与雷达相干积累时间，则目标的加速度离散步长应不低于Δa＝λ/2T_c²；

上述步骤3中，雷达的发射信号表示为：

其中ω为载频，k为带宽和扫频周期之比，即调频斜率；j为虚数；雷达接收机收到回波信号会包含延迟时间，回波信号表达式为：

其中Δt为回波延迟——即雷达发射到接收时的时间差：Δt＝2(r+vT)/c，r为目标至雷达的距离，v为目标初始速度，T为扫频周期；

(1)式与(2)式混频之后得到：

匀速目标的回波延迟表达式为：

Δt＝2(r+vT)/c (4)

当目标产生径向加速度时，机动目标的回波延迟Δt₁就会改变：

将匀速运动目标回波延迟表达式(4)和机动目标回波延迟表达式(5)分别带入混频表达式(3)中，得：

匀速目标混频信号为

机动目标混频信号为

那么得到的混频之后匀速目标和机动目标的相位分别为：

两个相位做差，(9)减去(8)式得机动目标与匀速目标的相位差为：

上式简化为：

在加速度补偿范围[-a_max，a_max]中选取不同的加速度，以对机动目标进行补偿，补偿公式为(11)；利用不同的加速度采用逐级缩减方式对机动目标进行补偿；其中补偿的次数由加速度补偿范围[-a_max，a_max]和加速度离散步长Δa决定。