基于RMDCFT的空间超高速机动目标检测方法技术

一种基于RMDCFT的空间超高速机动目标检测方法。其首先利用空间目标运动参数的先验信息，在常规Radon-傅里叶变换方法基础上做出修正，并在已知目标运动参数范围内进行搜索，从而沿目标运动轨迹取出目标回波信号，同时也在常规修正离散线性调频傅里叶变换方法上进行修正，并对取出的目标回波信号进行变换处理，从而可以得到目标调频率的估计，并在此基础上补偿回波二次相位，对目标回波信号进行相干积累并实现目标检测。本方法不需要预知或估计目标速度模糊数，适合用于CPI有限且低信噪比的情况。将仿真结果与MTD、Radon-傅里叶变换、FRFT、RFRFT检测方法的处理结果进行比较，实验结果表明本方法能在CPI有限且较低信噪比时有效的检测到目标，从而证明了本方法的有效性。

【技术实现步骤摘要】
基于RMDCFT的空间超高速机动目标检测方法
本专利技术属于雷达信号处理和机动目标检测
，特别是涉及一种基于Radon-修正离散线性调频傅里叶变换(RMDCFT)的空间超高速机动目标检测方法。
技术介绍
空间目标包括空间中的卫星、导弹、空间碎片等，近年来随着空间目标数量的急剧增加，对飞行器的发射、在轨安全运行和国土防空都造成了较为严重的威胁，所以对空间目标进行检测，从而及早发现来袭的空间目标，并为预警提供较长的时间就变得尤为重要。天基雷达以卫星作为平台，能够为空间目标探测和深空成像等功能的实现提供可能，其具有监视范围广、实时性强、作战有效性和生存能力高等特点，并且能够探测到现有雷达系统无法达到的深广范围，不受地形和国土面积的限制，所以天基雷达将成为未来监视雷达发展的必然趋势。目前只有美国和俄罗斯具有相对完善的空间监视网，随着对空间目标进行探测任务的日益紧迫，建设国家独立的空间监视网将变得愈加重要。天基雷达探测的空间目标通常具有较高运动速度和加速度，如弹道导弹在主动段火箭巨大推力作用下速度可以达到7000m/s，空间碎片速度则可以达到10Km/s；短距空空导弹的最大过载超过了50g，中距空空导弹加速度可以达到20g。由于所探测的空间目标的运动特点，目标的回波信号在雷达相干处理时间(CPI)内会产生跨距离单元走动和多普勒走动的问题，同时由于目标处于超高速运动状态，而且雷达对于目标的探测时间相对有限，所以在低信噪比和有限的CPI内，如何有效地实现对存在距离走动和多普勒走动的目标回波信号进行能量积累已成为天基雷达探测空间目标要解决的关键问题。目前用于校正距离走动的方法有谱峰跟踪方法、最小熵法、包络相关对齐方法；由于这三种方法对目标回波信号的信噪比要求较高，所以在天基雷达接收到的微弱回波信号情况下难以获得较好的包络对齐效果。而当目标存在加速度时，Keystone变换方法则无法校正由于加速度带来的距离弯曲现象。而Radon-傅里叶变换方法通过搜索距离和速度，能够沿着目标轨迹取出目标回波数据并做相干积累，在目标回波存在距离走动现象时能够对回波能量进行有效积累。该方法在信噪比较低的情况下同样适用，但常规Radon-傅里叶变换方法只能用于检测匀速运动的目标。针对解决多普勒走动的方法如Wigner-Ville分布方法，由于其为一个非线性运算，并且存在交叉项的干扰，因此在低信噪比的条件下很难获得较好的检测性能。另外，分数阶傅里叶变换(FRFT)和Radon-FRFT(RFRFT)是两种用于补偿多普勒走动现象的方法，但在有距离走动、积累脉冲数有限的情况时FRFT补偿性能比较有限，所以FRFT和RFRFT不能有效地检测到空间目标。而修正离散线性调频傅里叶变换(MDCFT)方法能够消除常规离散线性调频傅里叶变换(DCFT)方法对于采样点数和调频参数的限制，因此实用性得到提高，但在空间目标速度较高时，回波信号的中心频率会超过MDCFT中心频率不模糊范围，所以不利于后续对目标能量的积累检测，从而不能直接用于空间超高速机动目标的检测。而目前还尚未出现在常规的Radon-傅里叶变换和MDCFT方法基础上进行修正并将两种方法的突出优势结合应用在空间超高速机动目标检测技术方面的相关研究成果。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种基于RMDCFT的空间超高速机动目标检测方法。为了达到上述目的，本专利技术提供的基于RMDCFT的空间超高速机动目标检测方法包括按顺序进行的下列步骤：1)对天基雷达接收到的总回波信号进行解调和脉冲压缩处理；2)对上述解调和脉冲压缩后的信号利用RMDCFT变换在先验得到的目标速度、距离和调频率范围内对目标回波信号进行搜索而得到机动目标回波信号，然后在上述信号基础上进行相应滤波变换处理，并在距离-速度域中根据峰值位置估计得到目标的初始速度，同时得到目标距离和调频率的估计值；3)在步骤2)基础上确定机动目标回波信号中心频率、目标距离和调频率的范围，并在上述确定的范围中用RMDCFT变换对目标回波信号进行搜索，即在步骤2)得到的机动目标回波数据基础上再次进行滤波变换处理，在调频率-中心频率域中根据峰值位置得到目标的调频率精估计值；4)利用步骤3)中估计得到的目标调频率的精估计值对回波信号的二次相位进行补偿，进而在修正常规Radon-傅里叶变换方法基础上沿目标轨迹进行相干积累，从而使得回波信号能量得到有效积累，最后用于后续的单元平均恒虚警检测。在步骤2)中，所述的对解调和脉冲压缩后的信号利用RMDCFT变换在先验得到的目标速度、距离和调频率范围内对目标回波信号进行搜索而得到机动目标回波信号，然后在上述信号基础上进行相应滤波变换处理，并在距离-速度域中根据峰值位置估计得到目标的初始速度，同时得到目标距离和调频率的估计值的方法为：天基雷达接收到的总回波信号为：式(1)中Ar是回波信号的幅度，t'＝t-mTr表示快时间，Tr表示脉冲重复时间，tm＝mTr表示慢时间，m＝1,...,M，其中M表示相干处理时间内的脉冲数，fc表示载波频率，为信号波长，Bs为信号带宽，R0表示目标的初始距离，v0表示目标的初始速度，a0表示目标的加速度；为回波信号的中心频率；是回波信号的调频率；将目标在距离门-慢时间域中的回波信号逐个取出，然后在此基础上进行第一次修正的匹配傅里叶变换，即相应地匹配目标的速度和调频率，在距离-速度域内根据峰值位置得到目标初始速度的估计值，并同时得到目标距离和调频率的估计值。在步骤3)中，所述的在步骤2)基础上确定机动目标回波信号中心频率、目标距离和调频率的范围，并在上述确定的范围中用RMDCFT变换对目标回波信号进行搜索，即在步骤2)得到的机动目标回波数据基础上再次进行滤波变换处理，在调频率-中心频率域中根据峰值位置得到目标的调频率精估计值的方法是：利用步骤2)中得到的目标初始速度、目标距离和调频率估计值，确定目标回波中心频率、距离和调频率的范围，然后在此范围中对目标回波数据进行中心频率、调频率和距离的精搜索处理，在搜索取得目标回波数据的基础上做第二次修正的匹配傅里叶变换，此时匹配傅里叶变换所匹配的是目标的中心频率和调频率，在中心频率-调频率域内根据峰值位置得到目标的调频率精估计值。在步骤4)中，所述的利用步骤3)中估计得到的目标调频率的精估计值对回波信号的二次相位进行补偿，进而在修正常规Radon-傅里叶变换方法基础上沿目标轨迹进行相干积累，从而使得回波信号能量得到有效积累，最后用于后续的单元平均恒虚警检测的方法是：用步骤3)中得到的目标回波信号调频率精估计结果补偿回波信号的二次相位，然后进行相干积累处理，在相干积累目标能量后进行单元平均恒虚警检测，从而判断目标有无，完成检测。本专利技术充分利用空间中机动目标运动参数的先验信息，在常规的Radon-傅里叶变换和MDCFT方法上进行修正，将两种方法的突出优势结合应用，提出了一种基于RMD本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于RMDCFT的空间超高速机动目标检测方法，其特征在于，所述的方法包括按顺序进行下列的步骤：1)对天基雷达接收到的总回波信号进行解调和脉冲压缩处理；2)对上述解调和脉冲压缩后的信号利用RMDCFT变换在先验得到的目标速度、距离和调频率范围内对目标回波信号进行搜索而得到机动目标回波信号，然后在上述信号基础上进行相应滤波变换处理，并在距离‑速度域中根据峰值位置估计得到目标的初始速度，同时得到目标距离和调频率的估计值；3)在步骤2)基础上确定机动目标回波信号中心频率、目标距离和调频率的范围，并在上述确定的范围中用RMDCFT变换对目标回波信号进行搜索，即在步骤2)得到的机动目标回波数据基础上再次进行滤波变换处理，在调频率‑中心频率域中根据峰值位置得到目标的调频率精估计值；4)利用步骤3)中估计得到的目标调频率的精估计值对回波信号的二次相位进行补偿，进而在修正常规Radon‑傅里叶变换方法基础上沿目标轨迹进行相干积累，从而使得回波信号能量得到有效积累，最后用于后续的单元平均恒虚警检测。

【技术特征摘要】
1.一种基于RMDCFT的空间超高速机动目标检测方法，所述的RMDCFT表示Radon-修正离散线性调频傅里叶变换，其特征在于，所述的方法包括按顺序进行下列的步骤：1)对天基雷达接收到的总回波信号进行解调和脉冲压缩处理；2)对上述解调和脉冲压缩后的信号利用RMDCFT变换在先验得到的目标速度、距离和调频率范围内对目标回波信号进行搜索而得到机动目标回波信号，然后在上述信号基础上进行相应滤波变换处理，并在距离-速度域中根据峰值位置估计得到目标的初始速度，同时得到目标距离和调频率的估计值；3)在步骤2)基础上确定机动目标回波信号中心频率、目标距离和调频率的范围，并在上述确定的范围中用RMDCFT变换对目标回波信号进行搜索，即在步骤2)得到的机动目标回波数据基础上再次进行滤波变换处理，在调频率-中心频率域中根据峰值位置得到目标的调频率精估计值；4)利用步骤3)中估计得到的目标调频率的精估计值对回波信号的二次相位进行补偿，进而在修正常规Radon-傅里叶变换方法基础上沿目标轨迹进行相干积累，从而使得回波信号能量得到有效积累，最后用于后续的单元平均恒虚警检测。2.根据权利要求1所述的基于RMDCFT的空间超高速机动目标检测方法，其特征在于：在步骤2)中，所述的对解调和脉冲压缩后的信号利用RMDCFT变换在先验得到的目标速度、距离和调频率范围内对目标回波信号进行搜索而得到机动目标回波信号，然后在上述信号基础上进行相应滤波变换处理，并在距离-速度域中根据峰值位置估计得到目标的初始速度，同时得到目标距离和调频率的估计值的方法为：天基雷达接收到的总回波信号为：式(1)中Ar是回波信号的幅度，t′＝t-mT...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴仁彪，马頔，李海，
申请(专利权)人：中国民航大学，
类型：发明
国别省市：天津;12