一种基于频域分段处理的高速目标积累检测方法技术

本发明专利技术公开一种基于频域分段处理的高速目标积累检测方法，应用于雷达信号处理领域，针对现有技术存在的计算量较大，并且积累检测性能存在较大损失的问题，本发明专利技术首先，提出了合理的子片段分段准则，对回波信号进行分段处理以降低计算复杂度；其次，在频域应用FBRFT算法校正段内目标速度引起的距离走动，以实现每段回波信号能量的段内相参积累；随后，针对FBRFT积累输出特性，提出了段间积累方法以获得多段信号能量的相参积累。通过段内段间的联合处理，可以显著降低计算复杂度，提高雷达的检测性能。检测性能。检测性能。

【技术实现步骤摘要】
一种基于频域分段处理的高速目标积累检测方法


[0001]本专利技术属于雷达信号处理领域，特别涉及一种目标检测技术。

技术介绍

[0002]近年来，随着航空航天科技的快速发展与进步，出现了大量的高速机动目标。这些目标速度很快且机动性很强。与此同时，随着隐身技术的快速发展和应用，使得雷达接收的目标回波较弱，难以进行有效探测。如何提高雷达的高速探测性能机动目标已成为雷达领域研究的热点话题。
[0003]多脉冲积累是一种有效改进目标信噪比(SNR)的方法，从而可以提高目标的检测性能。根据是否利用相位信息，可以分为相参积累和非相参积累。相对非相参积累而言，采用相参积累对多脉冲回波进行相位补偿和校正距离走动，具有更高的信噪比增益和更好的积累检测性能。例如，现在广泛使用的运动目标检测(MTD)方法就是利用多普勒滤波器组实现了相参积累。然而，高速机动目标在短时间内存在距离走动(RM)和多普勒徙动(DS)，导致基于MTD的传统相参积累算法失效。
[0004]为了解决高机动目标积累时存在的RM和DS问题，Perry et al.提出了KT变换(Keystone Transform)对合成孔径雷达成像结果的一阶RM进行校正。在此基础上，Zhang等人应用KT变换对目标检测进行脉冲多普勒雷达校正一阶RM。但是，当雷达在使用低脉冲重复频率雷达或高速目标情况下，往往会出现多普勒模糊，这将使KT算法失效。Xu等人提出了Radon
‑
Fourier变换(RFT)，该变换通过搜索径向距离和径向速度，实现回波的相参积累。此后，Oren等人推导了用于高分辨率汽车雷达中多目标检测的基于光谱RFT的方法。然而RFT只能校正一阶RM，不能校正由加速度引起的RM和DS。Sun等人提出了修正位置旋转变换(MLRT)，该变换通过搜索旋转角度来修正RM并估计速度。由于KT、RFT和MLRT只能校正一阶RM，当加速度引起的二阶RM和DS发生时，这些算法对机动目标的检测性能大大降低。
[0005]针对相参积累的二阶RM和DS校正补偿问题，Xu等人提出了一种广义RFT(GRFT)，通过参数搜索实现相干积分。Chen等人提出了Radon分数傅里叶变换(RFRFT)，该变换对RM进行补偿，并使用分数傅里叶变换(FRFT)完成相参积累。Li等人提出了Radon Lv分布(RLVD)，它可以消除RM并在CFCR域中积累能量。然而，由于GRFT、RFRFT和RLVD都是基于参数搜索的，它们的计算量都很大。
[0006]为了解决检测性能与计算量之间的矛盾，Xu等人提出了混合积累算法(HI)，通过子段内相参、子段间非相参的方式实现了目标能量的积累。然而，HI算法的增益取决于子段积累时间。因此，当子段的积累时间较短时，性能损失将很大。Ding等人提出了子孔径GRFT(SAGRFT)积累方法，其中将GRFT算法用于积累不同子段间的MTD的结果。然而，类似于HI，SAGRFT在子段内的积累时间和积累脉冲数有限，不利于积累性能的提高。为了提高检测效率，针对高速机动目标的HI性能，有学者提出了一种空间混合积累算法(SHI)，将参数空间划分为多个子空间，并在每个子空间中通过HI进行积累。然而，由于片段之间的非相参积累，SHI的检测性能仍然有限。
[0007]除了上述的分段积累方法，很多学者也在研究各种混合分段积累方法。Chen.等人曾提出过一种基于RFT的时域分段处理算法，但是其计算量仍然较大，并且积累检测性能存在较大损失。其他学者进行了一些相关研究，但是需要指出的是，目前这些分段积累方法都存在计算量较大或者积累性能不够优良的问题，难以在积累检测性能与计算代价之间取得很好的折中。

技术实现思路

[0008]为解决上述技术问题，本专利技术提出一种基于频域分段处理的高速目标积累检测方法，可以显著降低计算量，提高雷达的检测性能，进而在积累检测性能与计算代价之间取得很好的平衡。
[0009]本专利技术采用的技术方案为：一种基于频域分段处理的高速目标积累检测方法，包括：
[0010]S1、对雷达接收机接收到的回波信号进行脉冲压缩；
[0011]S2、根据分段准则：在慢时间维将脉冲压缩后的频域回波信号划分为若干子片段；T
s
表示子片段脉冲积累时间，f
s
是采样频率，λ是信号波长，a
max
是最大加速度，c表示光速；
[0012]S3、在每个子片段内进行相参积累；
[0013]S4、在每个子片段间进行相参积累；
[0014]S5、通过对步骤S4得到的片段间的相参积累结果进行IFFT变换，得到最终的相参积累结果；
[0015]S6、根据最终的相参积累结果进行目标检测。
[0016]步骤S3具体为：利用基于chirp
‑
z变换的FBRFT(Frequency Bin Radon Fourier Transform，频域拉东傅里叶变换)对子片段对应的回波信号进行处理，实现子片段内信号能量的相参积累。
[0017]步骤S4具体包括以下分步骤：
[0018]S41、构造各子片段回波信号对应的频域相位补偿方程；
[0019]S42、根据相位补偿方程，在频域对子片段间进行相参积累，得到子片段间的相参积累结果。
[0020]步骤S3具体为：对速度区间进行搜索，将子片段内的相参积累表示为：
[0021][0022]其中，v(q)＝qΔv,q＝1,2,
…
,N
v
，Δv＝λ/(2T)，T是全相参积累时间，N
v
是搜索的速度数，N
sub
表示每段内的脉冲个数，s
m
(f,t
n
)为第m个子片段的信号，C＝exp(j4πΔvT
r
(f+f
c
)/c)，T
r
为脉冲重复周期，f为与距离r相对应的距离频率，f
c
为载频，c是光速，为卷积运算；
[0023]对子片段的目标速度v
m
搜索后进行IFFT，得到子片段的相参积累结果G
m
(t,v
m
)；
[0024]其中，t为快时间；
[0025]由t＝2r/c可得各子片段内的相参积累结果G
m
(r,v
m
)，表示为：
[0026][0027]其中，λ是信号波长。
[0028]步骤S41构造各子段基带信号对应的频域相位补偿方程H
m
(f,v,a)表达式为：
[0029][0030]其中，i＝1,2,
…
,N
a
，a(i)是加速度搜索序列，N
a
是加速度搜索个数。
[0031]步骤S42还包括：当遍历的速度等于目标真实速度、搜索的加速度等于目标真实加速度时，即v(q)＝v1，a(i)＝a1时，G
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于频域分段处理的高速目标积累检测方法，其特征在于，包括：S1、对雷达接收机接收到的回波信号进行脉冲压缩；S2、根据分段准则：在慢时间维将脉冲压缩后的频域回波信号划分为若干子片段；T
s
表示子片段脉冲积累时间，f
s
是采样频率，λ是信号波长，a
max
是最大加速度，c表示光速；S3、在每个子片段内进行相参积累；S4、在每个子片段间进行相参积累；S5、通过对步骤S4得到的片段间的相参积累结果进行IFFT变换，得到最终的相参积累结果；S6、根据最终的相参积累结果进行目标检测。2.根据权利要求1所述的一种基于频域分段处理的高速目标积累检测方法，其特征在于，步骤S3具体为：利用基于chirp
‑
z变换的FBRFT对子片段对应的回波信号进行处理，实现子片段内信号能量的相参积累。3.根据权利要求2所述的一种基于频域分段处理的高速目标积累检测方法，其特征在于，步骤S3实现为：对速度区间进行搜索，将子片段内的相参积累表示为：其中，v(q)＝qΔv,q＝1,2,
…
,N
v
，Δv＝λ/(2T)，T是全相参积累时间，N
v
是搜索的速度数，N
sub
表示每段内的脉冲个数，s
m
(f,t
n
)为第m个子片段的信号，C＝exp(j4πΔvT
r
(f+f
c
)/c)，T
r
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李小龙，王凯瑶，陈海旭，望明星，孙智，崔国龙，孔令讲，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：