[发明专利]一种基于时间反演技术的单天线变信道动目标检测方法

说明书

本发明公开了一种基于时间反演技术的单天线变信道动目标检测方法，该方法包括接收M次快拍常规回波信号并进行最大似然估计得到目标响应估计值；对目标响应估计值在时域反转并做能量标准化得到时间反演发射信号，根据时间反演发射信号再接收时间反演回波信号；估计多径幅度衰减系数、多径时延；估计由目标运动造成的信道扰动方差；时间反演似然比检测器根据多径时延、多径幅度衰减系数、信道扰动方差和时间反演回波信号计算检测统计量，根据检测统计量判断动目标是否存在。本发明方法，有效利用多径提升检测器对动目标的检测性能，同时对信道参数估计，将目标运动带来的信道变化加入到检测器中，以提高检测器对环境的鲁棒性和目标检测概率。

技术领域

本发明属于雷达技术领域，具体涉及一种基于时间反演技术的单天线变信道动目标检测方法。

背景技术

在很多雷达工作场景下，比如城市、低仰角、森林等环境，存在大量多径，而多径效应会严重干扰雷达正常工作，使其检测性能下降严重，因此，研究多径环境中的目标检测问题至关重要。

解决检测环境中存在的多径效应，一方面可以通过抑制回波中的多径，提高检测器的鲁棒性来避免多径效应对雷达的影响；另一方面，可以通过利用环境中的多径先验信息，来提高检测器性能。已有一些研究证明多径能量及其空间分集特性可被应用于检测器中，并获得较好的检测效果。这些研究通常需要先验已知环境信息，这大大限制了雷达的应用。而时间反演技术不需要提前感知环境信息，也可以有效利用多径效应来提升雷达工作性能。时间反演技术通过对接收信号在时域反转并发射，以实现多径信道的空时聚焦，进而提升目标回波能量。已有较多研究成果证明时间反演技术应用于雷达目标检测的有效性。Yuanwei Jin提出了针对单天线以及阵列天线的时间反演广义似然比检测器，尽管相比于不采用时间反演的常规检测器，这两种时间反演检测器均具有显著的性能改善，但是其仅适用于静止目标且信道固定不变的情况，这与雷达实际工作场景不符。针对具有多普勒频率的运动目标，Yuanwei Jin随后提出了另一种动目标时间反演检测方法，该方法假设目标运动不会造成信道改变。

但是，Yuanwei Jin提出的动目标时间反演检测方法，当目标运动速度较快时，信道往往会发生一定的变化，使得信道失配，时间反演的聚焦效果变差。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种基于时间反演技术的单天线变信道动目标检测方法。

本发明的一个实施例提供了一种基于时间反演技术的单天线变信道动目标检测方法，该基于时间反演技术的单天线变信道动目标检测方法包括以下步骤：

步骤1、接收散射环境中的M次快拍常规回波信号，并对所述M次快拍常规回波信号进行最大似然估计得到目标响应估计值，其中，M为大于0的整数；

步骤2、对所述目标响应估计值在时域反转并做能量标准化得到时间反演发射信号，将所述时间反演发射信号重新发射到所述散射环境中，再接收所述散射环境中的时间反演回波信号；

步骤3、对所述M次快拍常规回波信号进行时域采样，并根据时域采样后的M次快拍常规回波信号估计多径幅度衰减系数估计值，根据所述目标响应估计值估计得到多径时延估计值；

步骤4、对所述时间反演回波信号进行时域采样，根据时域采样后的时间反演回波信号、所述多径时延估计值和所述多径幅度衰减系数估计值估计信道扰动方差；

步骤5、时间反演似然比检测器根据所述多径时延估计值、所述多径幅度衰减系数估计值、所述信道扰动方差和所述时域采样后的时间反演回波信号计算检测统计量，根据所述检测统计量判断动目标是否存在，以完成信道动目标的检测。

在本发明的一个实施例中，所述步骤1中接收的第m次快拍常规回波信号表达式为：