[发明专利]利用高频地波雷达检测海上机动目标的方法

摘要

利用高频地波雷达检测海上机动目标的方法，包括利用高频地波雷达获取带有目标信息的回波数据，对回波数据进行预检测，初步确定机动目标的速度和位置区间，估计机动目标的加速度范围，利用不同的加速度采用逐级缩减方式对机动目标进行补偿，最后对补偿后的机动目标进行CA‑CFAR检测，从而确定回波数据中存在机动目标信息。本发明通过对高频地波雷达中机动目标模型的分析，推导理论加速度补偿公式，综合考虑了目标实际运行的速度情况，结合改进的多通道补偿法解决海上机动目标检测问题，工程计算量较少，改善了机动目标由于加速度所带来的频谱展宽和能量分散的问题，使目标能量重新聚集，从而解决高频地波雷达中海上机动目标的检测问题。

主权项

1.利用高频地波雷达检测海上机动目标的方法，包括：步骤0：利用高频地波雷达向海面发射高频电磁波，并获取带有目标信息的雷达回波数据；其特征在于还包括以下步骤：步骤1：对高频地波雷达回波数据进行预检测，检测和识别面区域机动目标，初步确定机动目标的速度和位置区间；步骤2：参数估计：因为机动目标加速度的存在会造成频谱展宽，所以对机动目标开始CA‑CFAR检测之前要先进行补偿，首先估计加速度补偿范围[‑amax,amax]；步骤3：对含有机动目标的时域数据进行补偿，即选取不同的补偿步长Δa，利用不同的加速度采用逐级缩减方式对机动目标进行补偿；步骤4：对步骤3中补偿后的含有机动目标的数据做傅里叶变换，并绘制频谱图；步骤5，选取步骤4频谱图中能量最为集中的通道，做恒虚警检测，即CA‑CFAR检测，从而确定哪些距离单元格存在机动目标；上述步骤1中，识别面区域机动目标是：当目标展宽大于四个多普勒单元格，即判断其为机动目标，选取符合该条件的机动目标等待下一步处理；上述步骤2中，估计加速度补偿范围是：发射脉冲的扫频周期为T、雷达波长为λ时，则回波的采样频率为fs＝1/T，雷达能检测到的最大径向速度为vmax＝1/4fsλ；设机动目标的加速度为a，径向加速度的范围选取应考虑相干积累时间和最大径向速度的限制，其最大值amax不应超过amax＝vmax/Tc，Tc为雷达相干积累时间；而加速度离散步长Δa的选择同样需要考虑到波长与雷达相干积累时间，则目标加速度的步长应不低于Δa＝λ/2Tc2；上述步骤3中，雷达的发射信号表示为：其中ω为载频，k为带宽和扫频周期之比，即调频斜率；j为虚数；雷达接收机收到回波信号会包含延迟时间，回波信号表达式为：其中Δt为回波延迟——即雷达发射到接收时的时间差：Δt＝2(r+vT)/c，r为目标至雷达的距离，v为目标初始速度，T为扫频周期；(1)式与(2)式混频之后得到：匀速目标的回波延迟表达式为：Δt＝2(r+vT)/c   (4)当目标产生径向加速度时，机动目标的回波延迟Δt1就会改变：将匀速运动目标回波延迟表达式(4)和机动目标回波延迟表达式(5)分别带入混频表达式(3)中，得：匀速目标混频信号为机动目标混频信号为那么得到的混频之后匀速目标和机动目标的相位分别为：两个相位做差，(9)减去(8)式得机动目标与匀速目标的相位差为：上式可以简化为：在加速度补偿范围[‑amax,amax]中选取不同的加速度，以对机动目标进行补偿，补偿公式为(11)；利用不同的加速度采用逐级缩减方式对机动目标进行补偿；其中补偿的次数由加速度补偿范围[‑amax,amax]和补偿步长Δa决定。