一种恒加速机动目标相参积累检测方法技术

本发明专利技术涉及一种恒加速机动目标相参积累检测方法、计算机设备及计算机可读存储介质，该方法包括：获取雷达回波数据，进行距离向解调和脉冲压缩处理；确定搜索参数的搜索范围、搜索间隔和离散化数值；遍历所有搜索参数相应的搜索范围，对每一组搜索参数，根据恒定笛卡尔加速度运动的精确距离演化方程确定搜索轨迹，抽取目标脉冲采样并补偿相位波动，直至完成所有搜索参数的积累输出，获得在参数空间中的相参积累输出矩阵；对相参积累输出矩阵进行恒虚警率检测；目标运动参数估计，并输出目标运动点迹。本发明专利技术提出恒定笛卡尔加速度运动的精确距离演化模型，实现了对恒定笛卡尔加速度目标的有效相参积累，从而提高检测性能和估计精度。精度。精度。

【技术实现步骤摘要】
一种恒加速机动目标相参积累检测方法


[0001]本专利技术涉及雷达检测
，尤其涉及一种恒加速机动目标相参积累检测方法、计算机设备及计算机可读存储介质。

技术介绍

[0002]随着航空航天技术和隐身技术快速发展，如何有效且准确地实现机动目标检测成为了雷达信号处理领域的难题。通常情况下，长时间相参积累技术可以显著地提高雷达对目标的检测性能。然而，在积累时间内，机动目标的复杂运动会引起距离徙动和多普勒徙动效应，从而降低积累技术的性能增益。
[0003]在过去几十年中，一些具有距离徙动校正和/或多普勒徙动补偿的长时间相参积累检测方法被相继提出，并用于实现对机动目标的检测与运动参数估计。然而，现有的方法通常认为目标与雷达间的距离以多项式形式随慢时间变化。一些典型的方法，如Radon傅里叶变换(Radon Fourier Transform，RFT)、改进AR与分数阶傅里叶变换(ImprovedAxis Rotation Fractional Fourier Transform，IAR-FRFT)、广义Radon傅里叶变换(GeneralizedRadonFourierTransform，GRFT)，认为目标与雷达间的距离方程分别为关于慢时间的一阶、二阶、三阶多项式，即假定目标在积累时间内相对于雷达分别以恒定的径向速度、径向加速度、径向加加速度运动。然而在真实世界中，常见的目标运动，如恒速(ConstantVelocity，CV)运动、恒加速(ConstantAcceleration，CA)运动，无法在距离坐标系下以多项式模型准确地描述。由于极坐标系与笛卡尔坐标系之间的非线性关系，目标距离随时间的演化通常是高度非线性的函数，其泰勒展开式可能有无数项。由于模型失配，使用现有的基于多项式模型的相参积累方法来处理这些常见的目标运动会遭受性能增益下降，降低雷达对目标的检测能力。
[0004]因此，针对以上不足之处，亟需一种能够对常见的恒加速机动目标运动实现有效的积累检测与参数估计的相参积累检测方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是针对笛卡尔坐标系下常见的匀加速直线运动目标，通过建立目标距离随时间的精确距离演化方程，提供一种基于精确距离演化模型的长时间相参积累检测方法。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术提供了一种恒加速机动目标相参积累检测方法，该方法包括如下步骤：
[0007]S1、获取动目标的雷达回波数据并离散化处理，进行距离向解调和脉冲压缩处理，完成脉内能量积累，得到距离-慢时间二维数据矩阵；
[0008]S2、对长时间相参积累参数进行初始化，确定搜索参数的搜索范围、搜索间隔和离散化数值；
[0009]S3、遍历所有搜索参数相应的搜索范围，对每一组搜索参数，根据恒定笛卡尔加速
度运动的精确距离演化方程确定搜索轨迹，在距离-慢时间二维数据矩阵中抽取得到目标脉冲采样，补偿脉冲采样间的相位波动，并通过矢量相加积累目标信号能量，直至完成所有搜索参数的积累输出，获得在参数空间中的相参积累输出矩阵；
[0010]S4、给定虚警概率，对相参积累输出矩阵进行恒虚警率检测，判断是否检测到目标；
[0011]S5、判断检测到目标后，根据目标在参数空间中对应的尖峰位置坐标，完成目标运动参数估计，并输出目标运动点迹；
[0012]其中，对于恒定笛卡尔加速度运动的目标，t
m
时刻下目标在笛卡尔坐标系中X轴和Y轴的位置坐标表达式为：
[0013][0014]式中t
m
＝mT
r
(m＝0,1,...,M-1)表示慢时间，M为积累脉冲数，T
r
为脉冲重复周期，x0、v
x0
和a
x
分别为目标在X轴方向上的初始位置坐标、初始速度和加速度，y0、v
y0
和a
y
分别为目标在Y轴方向上的初始位置坐标、初始速度和加速度；
[0015]得到恒定笛卡尔加速度运动的精确距离演化方程表达式为：
[0016][0017]式中R(t
m
)表示t
m
时刻下雷达与目标间的瞬时斜距，为雷达与目标间的初始距离，为目标的初始速度，为目标的加速度，α0为目标初始径向速度与初始速度间的夹角，θ0为目标的初始速度与加速度间的夹角。
[0018]优选地，雷达观测采用的发射信号为线性调频脉冲信号，表达式为：
[0019][0020]其中，
[0021][0022]为快时间，f
c
为雷达载频，T
p
为脉冲持续时间，μ为调频率；
[0023]经过距离向解调和脉冲压缩处理后的雷达回波信号表达式为：
[0024][0025]其中，
[0026][0027]A1表示脉冲压缩后信号的幅度，c表示光速，B为信号带宽，λ表示雷达波长，R(t
m
)表示t
m
时刻下雷达与目标间的瞬时斜距，t
m
＝mT
r
(m＝0,1,...,M-1)表示慢时间，M为积累脉冲数，T
r
为脉冲重复周期，为与快时间对应的距离。
[0028]优选地，所述步骤S2中，确定搜索参数的搜索范围、搜索间隔和离散化数值时，包括如下步骤：
[0029]S2-1、确定搜索距离、搜索速度、搜索加速度、第一角度的搜索范围，分别表示为[r
0min
,r
0max
]、[v
min
,v
max
]、[a
min
,a
max
]、[α
min
,α
max
]，其中r
0min
和r
0max
分别表示最小搜索距离和最大搜索距离，v
min
和v
max
分别表示最小搜索速度和最大搜索速度，a
min
和a
max
分别表示最小搜索加速度和最大搜索加速度，α
min
和α
max
分别表示最小第一角度和最大第一角度，第一角度对应目标的初始径向速度与初始速度间角度；
[0030]确定第二角度θ取值θ＝0或θ＝π，第二角度θ对应目标的初始速度与加速度间角度；
[0031]S2-2、确定搜索距离、搜索速度、搜索加速度的搜索间隔，分别表示为和其中c表示光速，λ为雷达波长，B为信号带宽，T为相参积累时间；
[0032]对于第一角度的搜索间隔Δα，根据先验信息及搜索范围确定；
[0033]S2-3、确定搜索距离、搜索速度、搜索加速度、第一角度的搜索数目，分别表示为：
[0034][0035][0036][0037][0038]其中round(
·
)表示取整操作，取整原则为四舍五入；
[0039]S本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种恒加速机动目标相参积累检测方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、获取动目标的雷达回波数据并离散化处理，进行距离向解调和脉冲压缩处理，完成脉内能量积累，得到距离-慢时间二维数据矩阵；S2、对长时间相参积累参数进行初始化，确定搜索参数的搜索范围、搜索间隔和离散化数值；S3、遍历所有搜索参数相应的搜索范围，对每一组搜索参数，根据恒定笛卡尔加速度运动的精确距离演化方程确定搜索轨迹，在距离-慢时间二维数据矩阵中抽取得到目标脉冲采样，补偿脉冲采样间的相位波动，并通过矢量相加积累目标信号能量，直至完成所有搜索参数的积累输出，获得在参数空间中的相参积累输出矩阵；S4、给定虚警概率，对相参积累输出矩阵进行恒虚警率检测，判断是否检测到目标；S5、判断检测到目标后，根据目标在参数空间中对应的尖峰位置坐标，完成目标运动参数估计，并输出目标运动点迹；其中，对于恒定笛卡尔加速度运动的目标，t
m
时刻下目标在笛卡尔坐标系中X轴和Y轴的位置坐标表达式为：式中t
m
＝mT
r
(m＝0,1,...,M-1)表示慢时间，M为积累脉冲数，T
r
为脉冲重复周期，x0、v
x0
和a
x
分别为目标在X轴方向上的初始位置坐标、初始速度和加速度，y0、v
y0
和a
y
分别为目标在Y轴方向上的初始位置坐标、初始速度和加速度；得到恒定笛卡尔加速度运动的精确距离演化方程表达式为：式中R(t
m
)表示t
m
时刻下雷达与目标间的瞬时斜距，为雷达与目标间的初始距离，为目标的初始速度，为目标的加速度，α0为目标初始径向速度与初始速度间的夹角，θ0为目标的初始速度与加速度间的夹角。2.根据权利要求1所述的恒加速机动目标相参积累检测方法，其特征在于：雷达观测采用的发射信号为线性调频脉冲信号，表达式为：其中，
为快时间，f
c
为雷达载频，T
p
为脉冲持续时间，μ为调频率；经过距离向解调和脉冲压缩处理后的雷达回波信号表达式为：其中，A1表示脉冲压缩后信号的幅度，c表示光速，B为信号带宽，λ表示雷达波长，R(t
m
)表示t
m
时刻下雷达与目标间的瞬时斜距，t
m
＝mT
r
(m＝0,1,...,M-1)表示慢时间，M为积累脉冲数，T
r
为脉冲重复周期，为与快时间对应的距离。3.根据权利要求1所述的恒加速机动目标相参积累检测方法，其特征在于：所述步骤S2中，确定搜索参数的搜索范围、搜索间隔和离散化数值时，包括如下步骤：S2-1、确定搜索距离、搜索速度、搜索加速度、第一角度的搜索范围，分别表示为[r
0min
,r
0max
]、[v
min
,v
max
]、[a
min
,a
max
]、[α
min
,α
max
]，其中r
0min
和r
0max
分别表示最小搜索距离和最大搜索距离，v
min
和v
max
分别表示最小搜索速度和最大搜索速度，a
min
和a
max
分别表示最小搜索加速度和最大搜索加速度，α
min
和α
max
分别表示最小第一角度和最大第一角度，第一角度α对应目标的初始径向速度与初始速度间角度；确定第二角度θ取值θ＝0或θ＝π，第二角度θ对应目标的初始速度与加速度间角度；S2-2、确定搜索距离、搜索速度、搜索加速度的搜索间隔，分别表示为和其中c表示光速，λ为雷达波长，B为信号带宽，T为相参积累时间；对于第一角度的搜索间隔Δα，根据先验信息及搜索范围确定；S2-3、确定搜索距离、搜索速度、搜索加速度、第一角度的搜索数目，分别表示为：3、确...

【专利技术属性】
技术研发人员：周共健，许泽宇，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：