[发明专利]一种基于FDA-MIMO雷达的低慢小目标检测方法

说明书

本发明公开了一种基于FDA‑MIMO雷达的低慢小目标检测方法，该检测方法首先构造多路径条件下多发多收的频率分集阵列发射和接收电磁波信号；其次，对解调后的接收信号进行离散采样，构造回波观测数据矩阵，并将其表示为矢量形式；然后引入目标起伏模型，采用广义似然比检验方法推导了FDA‑MIMO雷达低慢小目标检测器，在一定的虚警概率下，能够有效提高目标的检测概率；最后，将FDA‑MIMO、MIMO和FDA雷达检测性能进行比较，仿真验证了FDA‑MIMO雷达的检测效果更加显著。本发明结合了FDA雷达和MIMO雷达的优点，使其既能有效地抑制低空多径效应对目标检测带来的影响，也能较好的克服目标RCS起伏带来的性能损失，获得较大的空间分集增益。

技术领域

本发明涉及雷达低慢小目标检测技术领域，具体是一种基于FDA-MIMO雷达的低慢小目标检测方法。

背景技术

在现代战争中，利用低空和超低空飞行器打击敌方重要军事设施已成为一种改变战争进程的重要手段。这类低空目标飞行高度低、速度慢，目标雷达散射截面积小，而且能利用自然障碍来躲避雷达的探测和防空武器的攻击，对防空系统造成极大的威胁和破坏。因此，对低空目标检测技术展开研究具有重要的意义和广泛的军事应用前景。

影响低慢小目标的检测的因素是多路径效应，针对多路径效应，提出了许多抑制的方法，而多发多收(Multi-Input Multi-Output,MIMO)雷达作为近年备受关注的新雷达体制。MIMO雷达利用空间分集增益在目标检测、参数估计、目标跟踪、目标识别及抗干扰等方面较之传统雷达有着明显的优势,同时可以较好的克服目标RCS的闪烁带来的性能损失。基于以上认识，MIMO雷达可以作为解决低空飞行目标检测的技术途径。近年来国内外学者对MIMO雷达在目标检测、成像识别、参数估计进行了广泛深入的研究。

FDA是近年提出的一种新的阵列天线，与传统相控阵比较，由于在阵元间引入了频率差，其波束指向与径向距离有关，这给低慢小目标检测提供了新的方案。

发明内容

本发明的目的在于克服上述背景技术中的不足，而提供一种基于FDA-MIMO雷达的低慢小目标检测方法。

实现本发明目的的技术方案是：

一种基于FDA-MIMO雷达的低慢小目标检测方法，包括如下步骤：

1)建立垂直于地面的多发多收的频率分集阵列，得到FDA-MIMO雷达直达-直达、直达-反射两种回波信号模型，构造回波观测数据矩阵Y，其中直达-直达回波表示发射阵元的发射波直达目标后，再经目标反射直达接收阵元的回波；直达-反射回波表示发射阵元的发射波直达目标后，由目标反射经过地面反射后到达接收阵元的回波；

1-1)根据目标距离，构建n个发射阵元和m个接收阵元，其中第n个发射阵元和第m个接收阵元的直达路径信号、反射路径信号的时延分别为根据目标速度分量，构建n个发射阵元和m个接收阵元，其中第n个发射阵元和第m个接收阵元的直达路径信号、反射路径信号的多普勒频率分别为的表达式分别如下：

1-2)引入Swerling2目标起伏模型，则目标在直达路径和反射路径中的散射系数分别为和令由于Δf＜＜f₀，阵元间距小于目标高度，对于不同的n，近似为近似为构建第m个阵元解调后的接收信号y_m(t)；y_m(t)的表达式如下：