[发明专利]一种非参数搜索的雷达机动目标长时间相参积累方法

说明书

本发明涉及一种非参数搜索的雷达机动目标长时间相参积累方法，属于雷达信号处理技术领域。首先，沿距离向对脉压后的雷达数据进行傅里叶变换，得到距离频率‑脉间慢时间二维数据；然后，进行非均匀采样降阶运算和变标尺度变换；最后，进行距离频率逆傅里叶变换，非均匀采样慢时间傅里叶变换，则机动目标将在二维平面形成峰值，实现长时间相参积累。本发明仅通过一次非均匀采样降阶运算，将高阶相位信号降阶至一阶相位信号，相比传统逐次降阶法降低了交叉项的影响，提高了参数估计精度；无需参数搜索匹配计算，降低了运算量，适合工程应用；能够同时补偿距离和高阶多普勒走动，实现长时间相参积累，提高雷达强杂波背景下的机动目标检测能力。

技术领域

本发明属于雷达信号处理技术领域，更具体地，本发明涉及一种非参数搜索的雷达机动目标长时间相参积累方法，可用于雷达对机动目标检测和估计。

背景技术

具有低可观测性的运动目标在距离和多普勒分辨单元中往往具有较低的信噪比或信杂比(Signal-to-Noise/Clutter Ratio,SNR/SCR)，降低了雷达的检测性能。在雷达信号处理中，通常可以延长积累时间以增加目标的能量，达到提高信号SNR/SCR的目的。目前，对机动目标的长时间积累主要面临以下两个方面的问题：一方面由于雷达距离分辨力的不断提高和目标的高速运动，目标回波包络在不同脉冲周期之间走动和弯曲，产生距离徙动效应，使目标能量在距离向分散，例如由目标匀速运动产生的跨距离单元走动，称为一阶距离走动(First-order Range Migration,FRM)；由目标加速或减速运动产生的跨距离单元走动，称为二阶距离走动(Second-order Range Migration,SRM)；由目标高阶运动，如加速度变化或微动，产生的跨距离单元走动称为三阶距离走动(Third-order RangeMigration,TRM)，本专利主要讨论二阶或二阶以上的目标运动。另一方面，目标的加速、减速、高阶运动以及转动等会引起回波相位变化，使雷达回波信号具有时变特性并表现为高阶多项式相位形式，目标的多普勒频率将跨越多个多普勒单元，产生多普勒徙动效应，使得目标能量在频域分散，降低了相参积累增益。因此，对机动目标的长时间相参积累需补偿距离和多普勒走动。目前，雷达机动目标长时间积累检测的主要思路有：

1)基于运动轨迹搜索的长时间非相参积累方法，最为典型的是检测前跟踪技术(Track-Before-Detection,TBD)，通过Hough变换(Hough Transform,HT)等轨迹搜索方法，把可能是同一运动轨迹的回波能量进行幅值积累，也称长时间非相参积累，对系统没有严格的相参要求，该方法在工程实现上比较简单，但其信号积累效率和SNR改善均明显低于相参积累方法，不适于复杂环境下微弱动目标的检测；

2)分段长时间积累方法，即非相参和相参积累结合的混合积累方法，首先将距离分段，在段内完成脉冲间的相参积累，然后通过距离包络对齐或Keystone变换(KeystoneTransform,KT)法实现回波的非相参积累，但该方法的积累增益仍非常有限，无法应对强杂波背景和机动目标的复杂运动形式。

3)分步长时间积累方法，即先采用二阶KT和包络插值补偿距离走动，然后，在此基础上采用变换将多普勒走动进行补偿，如相位匹配法、分数阶傅里叶变换(FractionalFourier Transform,FRFT)、Chirplet变换等，但后续多普勒走动补偿的效果受距离走动补偿结果影响，容易造成目标多普勒能量扩散，运动参数估计精度较差。

4)基于参数搜索的长时间相参积累(Long Time Coherent Integration,LTCI)方法，如Radon傅里叶变换(Radon FT,RFT)、Radon-FRFT(RFRFT)等，该方法根据预先设定的目标运动参数(初始距离、速度和加速度)搜索范围，提取位于距离-慢时间二维平面中的目标观测值，然后在相应的变换域选择合适的变换参数对该观测值进行匹配和积累，实现对动目标能量的长时间相参积累，该方法的主要问题在于需要多维参数搜索，导致运算量较大。