[发明专利]多项式拉东‑多项式傅里叶变换的高超声速目标检测方法

摘要

本发明涉及的多项式拉东‑多项式傅里叶变换的高超声速目标检测方法，属于雷达信号处理和检测技术领域，首先对待积累的N个周期信号进行采样，提取慢时间‑快时间目标观测值，并分别脉冲压缩，然后确定多项式拉东‑多项式傅里叶变换的初始化参数，利用多项式拉东‑多项式傅里叶变换在参数空间进行搜索补偿积累，得到相参积累后的距离‑多普勒分布图，最后对距离‑多普勒分布图进行恒虚警检测和目标运动参数估计。本发明用多项式来对目标运动建模，通过多项式的参数搜索来补偿信号的距离走动和多普勒扩展，能够在低信噪比背景下实现对高速高机动目标的有效积累检测，并利用多分辨率搜索方式来实现对多维参数空间的有效搜索，提高了搜索的实时性。

主权项

多项式拉东‑多项式傅里叶变换的高超声速目标检测方法，其特征在于包括以下技术措施：步骤(一)、对待积累的N个周期的信号分别进行采样，对采样数据进行离散化处理，提取慢时间‑快时间二维平面中的目标观测值，然后对N个脉冲重复周期内的采样信号分别进行脉冲压缩，得到脉冲压缩后的二维信号矩阵s0(n,m)，其中n代表回波信号的个数标号，n＝1,2,...,N，N为回波信号的总数，m代表信号采样点数的标号,m＝1,2,…,M,M为信号采样点总数；步骤(二)、确定多项式拉东‑多项式傅里叶变换高超声速目标相参积累检测的参数：根据雷达搜索范围和角速度，确定波束驻留时间，根据雷达脉冲重复频率和波束驻留时间，确定相参积累的时间和脉冲数，根据相参积累时间确定参数空间搜索的维数、搜索分辨率、搜索步进大小；步骤(三)、以第1个脉冲的每个信号采样点为起点，利用多项式拉东‑多项式傅里叶变换，在参数空间进行搜索补偿积累，得到每个信号采样点对应的参数空间检测单元图，找出该检测单元图中信号幅度的最大值，并找出该最大值对应的参数，将该参数对应的补偿积累后多普勒分布作为距离采样点的多普勒分布；步骤(四)、重复步骤(三)，遍历第1个脉冲的所有信号采样点，得到信号相参积累后的距离‑多普勒分布图；步骤(五)、对距离‑多普勒分布图进行恒虚警检测，判断目标有无；步骤(六)、若有目标，则对目标的速度和加速度参数进行估计；上述的多项式拉东‑多项式傅里叶变换的高超声速目标检测方法，其中，步骤(三)多项式拉东‑多项式傅里叶变换又可以分为以下步骤：1)令目标径向速度估计初始值径向加速度估计初始值I＝1，ΔvI＝NvΔvr，Δaf＝λ/(4T2)；2)令I←I+1，如果ΔvI＞Δvr，否则ΔvI＝Δvr，nv表示根据搜索实时性要求设置的搜索步进分辨率，nv取值范围为[0，Nv]；3)如果ΔaI＞Δaf，令否则ΔaI＝Δaf，na取值范围为[0，Na]；4)FOR对任一i，i＝1,2,...,2nv‑1,遍历所有i令FOR对任一k，k＝1,2,...,2na‑1,遍历所有k令FOR对任一n，n＝1,2,...,N，遍历所有nρi,j(n,1)=s0(n,m+round(viTn+1/2akTn2Δr)]]>其中Tn＝1/PRF，PRF表示脉冲重复频率；令进一步分别计算ρi,j′(n,1)=ρi,j(n,1)exp(-jα2n2)=ρi,j(n,1)exp(j2πak[(m-1)Tn]2λ)]]>ENDFOR利用FFT算法，得到第m个距离采样点在参数(vi,aj)下的距离‑多普勒分布G[rm,(vi,aj)]＝max(|FFT(ρ′)|)其中，rm表示第m个距离采样点对应的距离，FFT(·)表示对括号内的向量进行FFT变换；ENDFORENDFOR5)对第m个信号采样点，找出(vi,aj)参数域中最大值对应的参数，(v^I,a^I)=argmax(i,j)|G[rm,(vi,aj)]|]]>令目标的径向速度估计令目标的径向速度估计如果ΔvI＞Δvr或ΔaI＞Δaf，则跳回第2)步，否则进入下一步；6)将参数对应的多普勒分布ρ′i，j(n,1)作为该信号采样点的多普勒分布；上述的多项式拉东‑多项式傅里叶变换的高超声速目标检测方法，其中，步骤(二)搜索步进大小的确定方法为：径向速度搜索步进为其中，Δvr＝Δr/T，Δr为距离采样的间隔，round(·)表示取括号内实数最近的整数，I表示循环次数；径向加速度搜索步进为其中，Δaf＝λ/(4T2)，Δr为距离采样的间隔，其中，表示目标径向飞行最大可能径向加速度，表示目标切向飞行带来的最大可能径向加速度，max{·,·}表示取大括号内两个实数中较大的一个。