[发明专利]利用高频地波雷达检测海上机动目标的方法

说明书

利用高频地波雷达检测海上机动目标的方法，包括利用高频地波雷达获取带有目标信息的回波数据，对回波数据进行预检测，初步确定机动目标的速度和位置区间，估计机动目标的加速度范围，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，最后对补偿后的机动目标进行CA‑CFAR检测，从而确定回波数据中存在机动目标信息。本发明通过对高频地波雷达中机动目标模型的分析，推导理论加速度补偿公式，综合考虑了目标实际运行的速度情况，结合改进的多通道补偿法解决海上机动目标检测问题，工程计算量较少，改善了机动目标由于加速度所带来的频谱展宽和能量分散的问题，使目标能量重新聚集，从而解决高频地波雷达中海上机动目标的检测问题。

技术领域

本发明涉及一种海上机动目标的检测方法，具体涉及一种利用高频地波雷达检测包括船只在内的海上机动目标的方法。

背景技术

对于利用FMICW波形的地波雷达，当观测区域内有运动目标出现时，回波信号中将会出现多普勒频移，将回波信号与本振信号混频后取出差频信号后经过低通滤波变换到中频，对低通滤波后的信号进行距离变换，然后进行若干周期的相干积累后进行多普勒变换，从而获得含有目标特征的距离-多普勒二维谱，信号检测就在这样的谱域进行。而高频地波雷达对目标的检测能力极大程度上依赖于多普勒分辨力的提高，由于多普勒分辨力的提高也依赖于相干积累周期数的增加。因此，相干积累在高频地波雷达的信号处理中极为重要。

目前，国内外已发展了一些高频地波雷达目标检测方法。由于高频地波雷达系统可以对海面上移动的船目标实现检测和跟踪，对海洋环境起到检测作用，所以在相关领域得到了广泛的应用。目前常用的检测技术有恒虚警检测、极化检测和TBD检测(TrackBefore Detect)等。

高频雷达中为保证脉冲积累的相干性，要求目标在积累周期内的径向运动为匀速运动。但是对于海上的船只，不可能总是处于匀速航行运动状态，每当船只目标出现加速或者减速情况，即目标的径向速度在不断变化，存在径向加速度，若对雷达回波信号进行积累，往往会由于多普勒展宽和能量损失引起目标信噪比降低，导致检测率降低，甚至出现目标漏检。针对机动目标回波在多普勒谱上呈现出的谱峰展宽、能量展宽的情况，Frazer等人利用了Wigner-Ville分布估计出弹道导弹目标的瞬时多普勒变化规律，解决了由于目标存在加速度而导致的相干积累的损失，从而使得目标在相干积累之前的多普勒频移上形成谱峰，为其后的检测提供便利。KLu等人提出了基于多项式相位法的天波超视距雷达中的机动目标检测，此方法把回波信号按泰勒公式展开成多项式的形式，借助高阶模糊函数估计目标各阶加速度。这些算法从不同程度上解决了飞机、导弹等高速机动目标由于径向加速度带来的展宽影响和能量泄露的问题，提高了检测性能。但是由于地波超视距雷达与天波超视距雷达性能、参数、以及目标特性等大不相同，所以这些方法不能直接应用于地波雷达中，并且上述方法还没有用于海上船只等机动目标检测的研究中，因此目前对于高频地波超视距雷达的机动目标检测还有很大的研究空间，所以对于地波雷达的机动目标检测的研究还是很有必要的。相关的部分参考文献如下：

[1]Armstrong B C,Griffiths H D.CFAR detection of fluctuating targetsin spatially correlated K-distributed clutter[J].RadarSignal Processing IeeProceedings F,1991,138(2):139-152.(杂波中相关K分布的CFAR检测)

[2]Frazer G J,Anderson S J.Wigner-Ville analysis of HF radarmeasurement of an accelerating target[C]//International Symposium on SignalProcessing and ITS Applications.IEEE Xplore,1999:317-320vol.1.(高频雷中基于Wigner-Ville分析的机动目标检测)