[发明专利]一种基于多帧相参积累的目标检测前跟踪方法

摘要

本发明提供了一种在雷达系统中基于相参积累的检测前跟踪方法，其特点是针对传统的TBD在多帧积累时没有利用目标回波的相位信息，提出一种新的TBD方法，它是利用目标回波的相位信息，通过多帧回波相参积累来提高信噪比，能够在较少的回波数据帧数下有效实现微弱目标的检测；提高了检测效率且在检测的同时提供了目标的位置速度信息，实现了目标的跟踪。

主权项

1.一种多帧数据相参积累检测前跟踪方法，其特征是它包括如下步骤：步骤1、多帧相参积累检测前跟踪方法初始化初始化系统参数包括：雷达发射脉冲重复周期T；雷达距离分辨率δ_r；目标的最小径向速度V_min和最大径向速度V_max；进行相参处理的总数据帧数K；雷达每个扫描周期将空间划分的方位向个数N，记方位向序号为num，num＝1，2，…，N，每个方位向发射的脉冲数M；雷达接收机在距离向采样点数r；雷达虚警门限值V_δ；上述参数均为脉冲多普勒雷达系统的标准参数；步骤2、多帧回波数据在慢时间维进行拼接任取雷达接收机连续接收到的K帧回波数据；将这K帧回波数据矩阵的所有列按雷达接收机接收回波脉冲先后顺序拼接成一个r行K×M×N列的二维距离-慢时间拼接矩阵R_r×(K×M×N)；具体的拼接方法为：将最先接收到的一帧回波数据的第一个方位向矩阵的第一列作为二维距离-慢时间拼接矩阵R_r×(K×M×N)的第一列，最先接收到的一帧回波数据的第一个方位向矩阵的第二列作为二维距离-慢时间拼接矩阵R_r×(K×M×N)的第二列，以此类推，直至最后接收到的一帧回波数据的最后一个方位向矩阵的最后一列作为二维距离-慢时间拼接矩阵R_r×(K×M×N)的最后一列，其中r为距离单元个数，亦即距离向采样点数，K为进行相参处理的总数据帧数，N为雷达每个扫描周期将扫描空间划分的方位向个数，M为每个方位向发射的脉冲数步骤3、目标回波脉冲数据选取对步骤2得到的二维距离-慢时间拼接矩阵R_r×(K×M×N)进行脉冲循环选取，具体方法是：对拼接成二维距离-慢时间拼接矩阵R_r×(K×M×N)中的K帧回波数据的每一帧选取其中的任意一个方位向的M列回波数据，构成一个组合；对该次选中的回波数据不做任何处理，然后将其他二维距离-慢时间拼接矩阵R_r×(K×M×N)中未被选中的数据做置零处理，处理后得到数据矩阵记为S_r×(K×M×N)；记该次脉冲选取为第α(α＝1，2，…N^K)次；步骤4、方位信息存储建立K+2行，N^K列的信息存储矩阵用于存储目标的方位、回波积累幅 值及速度信息；将步骤3中经处理后得到得S_r×(K×M×N)中未被置零的K个方位向数据矩阵所在的由步骤1中初始化的原各帧回波数据中的方位向序号num分别存储于信息存储矩阵的第α(α＝1，2，…N^K)列的前K行；步骤5、估计目标径向速度分量取步骤1获得的目标径向速度范围值，在该范围内进行等间隔采样，得到L个参考速度v₁，v₂，...，v_L；步骤6、构造距离走动向量将步骤5得到的L个参考速度值v₁，v₂，...，v_L分别代入距离走动向量表达式：中，得到L个距离走动向量Δr_i，i＝1，2…L，距离走动向量表达式中n＝[1，2…K×M×N]为一向量，round表示依四舍五入取整，K为进行相参处理的总数据帧数，N为雷达每个扫描周期将扫描空间划分的方位向个数，M为每个方位向雷达发射的脉冲个数；步骤7、距离走动补偿利用步骤6得到的L个距离走动向量Δr_i，i＝1，2…L，分别对由步骤3得到的经过处理后的数据矩阵S_r×(K×M×N)进行距离走动补偿，具体方法如下：分别根据第i)个距离走动向量Δr_i，i＝1，2…L，这里L为参考速度值的个数，对数据矩阵S_r×(K×M×N)的K×M×N列数据的每一列在距离维做循环移位，其中矩阵S_r×(K×M×N)的第ii列移动的距离单元数为向量Δr_i中的第ii个值的大小，将移位后得到的数据矩阵记为A_i，ii＝1，2…K×M×N，i＝1，2，...，L；这里K为进行相参处理的总数据帧数，N为雷达每个周期扫描时将扫描空间划分的方位向个数，M为每个方位向发射的脉冲数；步骤8、相参积累选取最大峰值进行存储分别对步骤7得到的补偿后的矩阵A_i按慢时间维做FFT，得到积累矩阵B_i，i＝1，2，...，L；步骤9、峰值、速度信息存储 求取由步骤7得到的积累矩阵B_i的最大值X_i；对L个最大积累峰值X_i进行比较，求取这些最大积累峰值中的最大值，令其为P，将最大值P存储于步骤3中生成的信息存储矩阵的第α(α＝1，2，...，N^K)列的第K+1行，并将该最大值P对应的速度值存储于信息存储矩阵的第α(α＝1，2，...，N^K)列的第K+2行，i＝1，2，...，L；步骤10、选取方位向组合重复步骤3～9，直到K帧回波的所有方位向组合全部被选取，K为参加相参积累的总回波帧数。步骤11、判决目标对经步骤10处理得到的信息存储矩阵中第K+1行的所有值进行比较，求取最大值，令其为Q，将该最大值Q与虚警门限V_δ做比较，当最大相参积累峰值Q大于门限时判为有目标，当最大相参积累峰值Q小于门限时判为没有目标；若判为有目标，输出该最大值Q所在信息存储矩阵中对应列的前K行中存储的目标方位向信息值及第K+2行目标的速度信息值；这里K为参加相参积累的总回波帧数。