[发明专利]脉冲压缩捷变频雷达的动目标检测方法

摘要

本发明属于雷达信号处理技术领域，涉及一种脉冲压缩捷变频雷达的动目标检测方法。本发明不直接对回波信号进行去载频，而是先将回波信号的初始载频去除，存储得到快‑慢时间域回波矩阵；然后根据每个回波脉冲的剩余波形构造相应的匹配滤波器，对快‑慢时间域回波矩阵快时间域内的每一个回波脉冲均进行匹配滤波；对匹配滤波后的快‑慢时间域回波矩阵中慢时域内的每一个脉冲数据列均进行FFT便能够实现脉冲间的相参积累，完成对动目标的检测，同时得到目标的运动速度。本发明可以消除频率捷变给脉冲信号相参性带来的影响，不仅可以检测出运动目标而且可以得到目标的运动速度；同时由于本发明能够对回波信号进行相参积累，提高了对微弱目标的检测概率。

主权项

1.一种脉冲压缩捷变频雷达的动目标检测方法，该方法针对距离雷达R处以恒定径向速度v朝向雷达运动的点目标，其特征在于，该方法包含以下步骤：S1.对脉冲压缩捷变频雷达接收到的回波信号r(t)进行带通采样，带宽覆盖频率捷变范围：其中，u(t)＝rect(t/Tp)exp(jπγt2)是LFM信号的调制形式，t表示时间，Tp表示脉冲宽带，γ表示调频斜率，Tr表示信号的脉冲重复间隔，N表示发射的脉冲个数，fn＝f0+bnfΔ表示发射的第n个脉冲的载频，其中f0表示信号的初始载频，bn表示伪随机跳频码序列，fΔ表示频率跳变的最小间隔，τ＝2(R‑vnTr)/c表示回波信号相对发射信号的时间延迟，c表示电磁波的传播速度；S2.对步骤S1中经过带通采样后的回波信号进行去初始载频处理，即消除回波信号中的初始载频f0而保留各个脉冲的捷变频率bnfΔ；经过去初始载频处理后得到的回波信号可以表示为：S3.将步骤S2中去初始载频后的N个回波脉冲依次存入二维数据矩阵的每一行，最后得到快‑慢时间域回波矩阵；快‑慢时间域回波矩阵中的快时间域对应一个回波脉冲的连续采样，即连续的距离单元；快‑慢时间域回波矩阵中的慢时间域代表对同一距离单元的一连串脉冲测量；S4.对步骤S3中快‑慢时间域回波矩阵的快时间域内的每一个向量，即每个回波脉冲进行匹配滤波；每个回波脉冲对应不同的匹配滤波器，它是以步骤S2中去初始载频处理后得到的每个脉冲的波形为参考信号的相关器；每个回波脉冲对应的匹配滤波器的冲击响应函数应由两个部分组成，一部分是与信号的脉冲压缩调制形式u(t)相对应，对各个冲击响应函数而言这个部分是相同的；另一部分则与信号的捷变频率bnfΔ相对应，这个部分对各个冲击响应函数而言是不同的；第n个回波脉冲对应的匹配滤波器的冲击响应函数可以表示为：hn(t)＝u*(TM‑t)exp[j2πbnfΔ(TM‑t)],TM≥Tp    (4)其中，TM表示时延，u*(t)表示对u(t)取共轭；对快‑慢时间域回波矩阵中的每个回波脉冲均进行匹配滤波，得到的结果可以表示为：其中，D＝γTp2表示LFM信号的时宽带宽积；S5.对步骤S4中的快‑慢时间域回波矩阵s(t)慢时间域内的每一个向量，即同一个距离单元内的脉冲数据列，进行快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)，实现MTD算法，完成对运动目标回波脉冲的相参积累；经过FFT变换后，快‑慢时间域回波矩阵的坐标域变为快时间域和多普勒频率，此时回波矩阵被称为距离‑多普勒平面；由于FFT变换实现了回波信号的相参积累，目标回波在距离‑多普勒平面会形成一个能量峰值，峰值位置对应目标的初始距离和速度；S6.对步骤S5中的距离‑多普勒平面采用恒虚警概率检测，判断距离‑多普勒平面内是否存在过门限的峰值，若存在过门限的峰值则说明有目标，反之则没有目标，从而完成运动目标的检测。