[发明专利]一种针对无人机目标的雷达快速检测方法

摘要

本发明属于雷达目标检测技术领域，具体的说是涉及一种针对雷达机动目标的快速检测和高阶运动参数估计方法。本发明的技术方案，主要通过雷达探测具有复杂运动的低小慢目标，提供一种解决复杂运动目标在进行长时间相参积累时存在距离走动和多普勒徙动的方法，同时提升参数的估计性能，减小计算量以达到快速检测目标的目的。

主权项

1.一种针对无人机目标的雷达快速检测方法，其特征在于，采用雷达对M个小型无人机目标进行检测，建立在观测时间内雷达与第k个目标之间的瞬时斜距模型为：式中，a_k,0表示第k个目标到雷达的初始距离，a_k,1、a_k,2、a_k,3分别表示第k个目标的径向速度、加速度和急动度，t_m＝mT,m＝0,1,2,...表示慢时间，T表示脉冲重复时间；则所述检测方法包括以下步骤：S1、发射信号：雷达发射的信号为线性调频信号，即：式中，rect(·)表示矩形函数，T_r表示脉冲宽度，γ表示调频斜率，f₀表示载波频率；令这里表示快时间，即距离时间；S2、接收信号：在f_r‑t_m域接收到的第K个目标回波信号为：其中，f_r表示关于距离时间的距离‑频率变量，c＝3×10⁸表示光速，是一个常数，A_k,1表示第k个目标的幅度，B＝γT_r表示信号的带宽，表示目标的最大不模糊速度，v_k,0为不模糊速度且满足S3、对接收到的回波信号用负对称相关函数进行距离走动校正，目标回波的负对称相关函数NSCF为：当2v_k,0>v_a，定义新的不模糊速度：v_k,1＝n_k,1v_a‑2v_k,0式中，v_k,1为不模糊速度满足n_k,1为多普勒模糊数，当v_k,1>0时，n_k,1取值0或者‑1；当v_k,1<0时，n_k,1取值0或者1；S4、应用参数对称多项式相位变换来消除多普勒频移，然后利用吕分布估计加速度和急动度，具体为：只考虑目标所在距离单元的信号：其中，表示IFT后信号的幅度；g_k(t_m)的参数对称多项式相位变换PSPPT为：其中，ω₁是延迟时间常量；利用LVD来处理这个信号，e_k(t_m)的慢时间参数对称瞬时自相关函数(PSIAF)为：其中，τ表示延迟时间变量；定义尺度变换Γ：式中，G是t_m‑τ域的相位函数，t_n是尺度变换后的慢时间变量，h是尺度变换因子；延迟时间w₀和尺度变换因子h都设为1，经尺度变换后：其中，A_k,4是一个常数；沿t_n和τ做2维傅里叶变换FT：式中，f_a和f_τ分别是相对于t_n和τ的频率变量，在f_a‑f_τ域回波信号的能量集中在点处，通过搜索E_k(f_a,f_τ)峰值的位置得到径向加速度a_k,2和急动度a_k,3的估计值，分别如下所示：式中，(f_a^peak,f_τ^peak)是f_a‑f_τ平面的峰值位置；S5、建立一个相位补偿函数PCF估计不模糊速度v_k,1，然后通过在2维多普勒模糊数域搜索得到多普勒模糊数n_k,0和n_k,1，具体为：建立相位补偿函数如下：对g_k(t_m)进行相位补偿：g′_k(t_m)＝g_k(t_m)H_k,0(t_m)假设和对g′_k(t_m)沿慢时间做傅里叶变换FT后，得到：不模糊速度v_k,1估计值如下：式中f^peak表示G′(f)在峰值处的频率取值；建立搜索相位补偿函数：其中，当时，n′_k,1取值0或者‑1；当时，n′_k,1取值0或者1；对X_k(f_r,t_m)进行搜索相位补偿：X′(f_r,t_m；n′_k,0,n′_k,1)＝X_k(f_r,t_m)H_k(f_r,t_m；n′_k,0,n′_k,1)假设的估计值和2维多普勒模糊数搜索参数(n′_k,0,n′_k,1)和真实值相等，然后沿距离频率作逆傅里叶变换IFT和慢时间做傅里叶变换FT，可以得到：n_k,0和n_k,1可以估计为：式中和分别表示n_k,0和n_k,1的估计值；且目标速度估计值如下：S6、采用单元平均恒虚警CA‑CFAR检测技术对相参积累后的回波积分峰值进行检测，在比较器中用判决门限V_T与被检测单元信号进行比较判决，待检测单元Y满足：|Y|>V_T则判决目标存在；其中，判决门限V_T＝Zη，是CA‑CFAR检测器中所有参考单元信号x_i，i＝1,2,…,2n之和的均值，门限加权系数P_fa为虚警概率。