雷达信号处理方法技术

本发明专利技术公开了一种雷达信号处理方法，属于信号处理领域。该方法包括接收回波信号，所述回波信号是发射信号受到飞行目标反射后形成的信号；将所述回波信号转换为基带信号；对所述基带信号进行预定信号处理操作，得到与所述飞行目标对应的目标信号；所述预定信号处理操作至少包括快速傅里叶变换FFT处理和二维恒虚警率CFAR检测；根据所述目标信号确定所述飞行目标的运动轨迹和/或运动趋势；解决了雷达在监测飞行高度低、体积小、速度慢的飞行目标时漏检率和虚警概率高的问题，达到了降低漏检率和虚警概率，提高对飞行目标的定位及跟踪精度的效果。

Radar signal processing method

The invention discloses a radar signal processing method, which belongs to the field of signal processing. The method includes receiving the echo signal and the echo signal is reflected by the formation of emission signal after the flight target; the echo signal is converted to baseband signal; signal processing for a predetermined operation on the baseband signal to obtain the target signal and the corresponding flight target; the predetermined signal processing operations including at least fast FFT Fourier transform processing and two-dimensional CFAR constant false alarm rate detection; according to the trajectory of the target signal to determine the target and / or movement; solve the radar monitoring in low altitude, small volume, slow flight target detection rate and high false alarm probability problems, to reduce the missing and the rate of false alarm probability and improve the positioning of the flying target and tracking accuracy.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术实施例涉及信号处理领域，特别涉及一种雷达信号处理方法。
技术介绍
随着诸如无人机、三角翼、滑翔伞、热气球、航模等飞行目标的普及和应用，对该类飞行目标的探测和跟踪具有迫切需求，相关技术中，雷达向外发射发射信号，再接收由飞行目标反射回来的回波信号，利用脉冲压缩技术和相参积累等技术对回波信号进行处理，得到飞行目标的信息，再根据飞行目标的信息进行预警。然而，该类飞行目标具有飞行高度低、体积小、速度慢的特点，容易隐匿于地杂波中，且RCS(RadarCross-Section，雷达散射截面积)小也令该类飞行目标不易于被雷达发现，导致监测时漏检率和虚警概率高。
技术实现思路
为了解决现有技术的问题，本专利技术实施例提供了一种雷达信号处理方法及装置。该技术方案如下：第一方面，提供了一种雷达信号处理方法，该方法包括：接收回波信号，回波信号是发射信号受到飞行目标反射后形成的信号；将回波信号转换为基带信号；对基带信号进行预定信号处理操作，得到与飞行目标对应的目标信号；预定信号处理操作至少包括快速傅里叶变换FFT处理和二维恒虚警率CFAR检测；根据目标信号确定飞行目标的运动轨迹和/或运动趋势。可选的，将回波信号转换为基带信号，包括：对回波信号进行模拟数字AD采样，得到两个正交的数字信号；对两个正交的数字信号进行数字下变频处理，得到两个正交的基带信号。可选的，对基带信号进行预定信号处理操作，得到与飞行目标对应的目标信号，包括：对基带信号进行正交解调处理，得到线性调频信号；对线性调频信号进行脉冲压缩处理，得到第一信号；对第一信号进行FFT处理以及相参积累，得到第二信号；在时域和频域上同时对第二信号进行二维CFAR检测，得到与飞行目标对应的目标信号。可选的，在时域和频域上同时对第二信号进行二维CFAR检测，得到与飞行目标对应的目标信号，包括：检测第二信号的检测单元M(k,l)是否满足M(k,l)＞Ka×Y(k,l)且M(k,l)＞Kb；若检测单元M(k,l)满足M(k,l)＞Ka×Y(k,l)且M(k,l)＞Kb，则确定检测单元M(k,l)对应的第二信号的信号幅度过门限；对信号幅度超过门限的第二信号，依据预设的虚警率进行门限调整，得到目标信号；其中，M(k,l)和Y(k,l)按照如下公式计算：Y(k,l)为二维CFAR滑动参考窗内的信号平均模，k表示距离门号，l表示滤波器号，Ka表示固定门限，Kb表示浮动门限，Rwidth表示二维CFAR滑窗的距离向长度；Fwidth表示二维CFAR滑窗的频率向长度；Rwb表示二维CFAR滑窗保护区域的距离向长度；Fwb表示二维CFAR滑窗保护区域的频率向长度。可选的，当目标信号的数量为N个时，N≥2，方法还包括：对N个目标信号进行目标跨接处理，得到实际目标信号。可选的，对N个目标信号进行目标跨接处理，得到实际目标信号，包括：针对第i个目标信号，检测Nr(i)-Nr(i+1)是否小于rvar且Nf(i)-Nf(i+1)是否小于fvar；若Nr(i)-Nr(i+1)小于rvar且Nf(i)-Nf(i+1)小于fvar，则检测第i个目标信号对应的飞行目标的功率是否小于第i+1个目标信号对应的飞行目标的功率；若第i个目标信号对应的飞行目标的功率小于第i+1个目标信号对应的飞行目标的功率，则删除第i个目标信号；在i＜N-1时，令i＝i+1，重复执行针对第i个目标信号，检测Nr(i)-Nr(i+1)是否小于rvar且Nf(i)-Nf(i+1)是否小于fvar的步骤；其中，Nr表示目标的距离门号，Nf表示目标的频率门号，rvar和fvar表示可调系统参数。可选的，该方法还包括：若第i个目标信号对应的飞行目标的功率不小于第i+1个目标信号对应的飞行目标的功率，则删除第i+1个目标信号。可选的，当飞行目标的数量至少为两个时，根据目标信号确定飞行目标的运动轨迹和/或运动趋势，包括：检测目标信号对应的点迹数据是否与预定波门关联，预定波门是根据飞行目标已经出现过的位置预测得到的；若目标信号对应的点迹数据与预定波门关联，则对目标信号进行航迹维持得到第一航迹，对第一航迹进行滤波更新；若目标信号对应的点迹数据未与预定波门关联，则根据目标信号生成第二航迹；将经过滤波更新后的第一航迹和第二航迹按时间顺序排序；将在预定时间内未出现更新的航迹删除，将属于同一飞行目标的航迹合并，得到第三航迹；根据第三航迹得到飞行目标的运动轨迹和/或运动趋势。可选的，该方法还包括：将飞行目标的运动轨迹和/或运动趋势发送至监控设备，监控设备用于显示飞行目标的运动轨迹和/或运动趋势。第二方面，提供了一种雷达信号处理装置，该装置包括：接收模块，用于接收回波信号，所述回波信号是发射信号受到飞行目标反射后形成的信号；转换模块，用于将所述回波信号转换为基带信号；信号处理模块，用于对所述基带信号进行预定信号处理操作，得到与所述飞行目标对应的目标信号；所述预定信号处理操作至少包括快速傅里叶变换FFT处理和二维恒虚警率CFAR检测；确定模块，用于根据所述目标信号确定所述飞行目标的运动轨迹和/或运动趋势。可选的，转换模块，包括：采样单元，用于对回波信号进行模拟数字AD采样，得到两个正交的数字信号；数字下变频处理单元，用于对两个正交的数字信号进行数字下变频处理，得到两个正交的基带信号。可选的，处理模块，包括：第一处理单元，用于对基带信号进行正交解调处理，得到线性调频信号；第二处理单元，用于对线性调频信号进行脉冲压缩处理，得到第一信号；第三处理单元，用于对第一信号进行FFT处理以及相参积累，得到第二信号；第四处理单元，用于在时域和频域上同时对第二信号进行二维CFAR检测，得到与飞行目标对应的目标信号。可选的，第四处理单元，具体用于：检测第二信号的检测单元M(k,l)是否满足M(k,l)＞Ka×Y(k,l)且M(k,l)＞Kb；若检测单元M(k,l)满足M(k,l)＞Ka×Y(k,l)且M(k,l)＞Kb，则确定检测单元M(k,l)对应的第二信号的信号幅度过门限；对信号幅度超过门限的第二信号，依据预设的虚警率进行门限调整，得到目标信号；其中，M(k,l)和Y(k,l)按照如下公式计算：Y(k,l)为二维CFAR滑动参考窗内的信号平均模，k表示距离门号，l表示滤波器号，Ka表示固定门限，Kb表示浮动门限，Rwidth表示二维CFAR滑窗的距离向长度；Fwidth表示二维CFAR滑窗的频率向长度；Rwb表示二维CFAR滑窗保护区域的距离向长度；Fwb表示二维CFAR滑窗保护区域的频率向长度。可选的，当目标信号的数量为N个时，N≥2，装置还包括：跨接处理模块，用于对N个目标信号进行目标跨接处理，得到实际目标信号。可选的，跨接处理模块，具体用于：针对第i个目标信号，检测Nr(i)-Nr(i+1)是否小于rvar且Nf(i)-Nf(i+1)是否小于fvar；若Nr(i)-Nr(i+1)小于rvar且Nf(i)-Nf(i+1)小于fvar，则检测第i个目标信号对应的飞行目标的功率是否小于第i+1个目标信号对应的飞行目标的功率；若第i个目标信号对应的飞行目标的功率小于第i+1个目标信号对应的飞行目标的功率，则删除第i个目标信号；在i＜N-1时，令i＝i+1，重复执行本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种雷达信号处理方法，其特征在于，所述方法包括：接收回波信号，所述回波信号是发射信号受到飞行目标反射后形成的信号；将所述回波信号转换为基带信号；对所述基带信号进行预定信号处理操作，得到与所述飞行目标对应的目标信号；所述预定信号处理操作至少包括快速傅里叶变换FFT处理和二维恒虚警率CFAR检测；根据所述目标信号确定所述飞行目标的运动轨迹和/或运动趋势。

【技术特征摘要】
1.一种雷达信号处理方法，其特征在于，所述方法包括：接收回波信号，所述回波信号是发射信号受到飞行目标反射后形成的信号；将所述回波信号转换为基带信号；对所述基带信号进行预定信号处理操作，得到与所述飞行目标对应的目标信号；所述预定信号处理操作至少包括快速傅里叶变换FFT处理和二维恒虚警率CFAR检测；根据所述目标信号确定所述飞行目标的运动轨迹和/或运动趋势。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述回波信号转换为基带信号，包括：对所述回波信号进行模拟数字AD采样，得到两个正交的数字信号；对两个正交的所述数字信号进行数字下变频处理，得到两个正交的所述基带信号。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述基带信号进行预定信号处理操作，得到与所述飞行目标对应的目标信号，包括：对所述基带信号进行正交解调处理，得到线性调频信号；对所述线性调频信号进行脉冲压缩处理，得到第一信号；对所述第一信号进行所述FFT处理以及相参积累，得到第二信号；在时域和频域上同时对所述第二信号进行所述二维CFAR检测，得到与所述飞行目标对应的目标信号。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述在时域和频域上同时对所述第二信号进行所述二维CFAR检测，得到与所述飞行目标对应的目标信号，包括：检测所述第二信号的检测单元M(k,l)是否满足M(k,l)＞Ka×Y(k,l)且M(k,l)＞Kb；若所述检测单元M(k,l)满足M(k,l)＞Ka×Y(k,l)且M(k,l)＞Kb，则确定所述检测单元M(k,l)对应的所述第二信号的信号幅度过门限；对信号幅度超过所述门限的第二信号，依据预设的虚警率进行门限调整，得到所述目标信号；其中，所述M(k,l)和所述Y(k,l)按照如下公式计算：y(k,l)=Σi=k-Rwidth/2k+Rwidth/2Σj=l-Fwidth/2l+Fwidth/2x(i,j)-Σi=k-Rwb/2k+Rwb/2Σj=l-Rwb/2l+Fwb/2x(i,j),]]>所述Y(k,l)为二维CFAR滑动参考窗内的信号平均模，k表示距离门号，l表示滤波器号，Ka表示固定门限，Kb表示浮动门限，Rwidth表示二维CFAR滑窗的距离向长度；Fwidth表示二维CFAR滑窗的频率向长度；Rwb表示二维CFAR滑窗保护区域...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭伟，
申请(专利权)人：无锡市雷华科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32