[发明专利]变径圆弧螺旋线Radon变换的高速机动目标检测方法

说明书

本发明隶属于雷达目标检测跟踪研究领域，适用于解决高速低可观测机动目标帧间非相参积累检测问题。针对高超声速目标微弱、机动、高速等特点给雷达检测带来的挑战，提供了一种变径圆弧螺旋线Radon变换的高速机动目标检测，通过变径圆弧螺旋线对目标机动轨迹建模，通过变径圆弧螺旋线Radon来匹配搜索目标的机动轨迹，实现目标轨迹上能量的非相参积累与检测。该方法用变径圆弧螺旋线对目标机动轨迹建模，克服了传统Hough变换要求目标轨迹为直线的限制，克服了现有椭圆Hough变换、双曲线Hough变换需要在整个量测空间搜索椭圆的问题，减低了搜索参数的个数，便于工程实现。

技术领域

本发明隶属于雷达目标检测跟踪研究领域，适用于解决低可观测的高速机动目标帧间非相参积累检测问题。

背景技术

高超声速飞行器是一种新型的武器，其具有速度快、机动性强、隐身性高等特点，给雷达探测跟踪带来巨大挑战。

对这类目标，信号长时间积累是一种有效方法，积累分为相参积累和非相参积累，考虑到相参积累受到波束驻留时间、实时性要求等影响，往往难以满足检测需求。因此，在相参积累的基础上再进行扫描帧之间非相参积累是一种解决思路，典型的代表是TBD技术。TBD 技术是一种利用雷达多帧之间的轨迹能量非相参积累的方法，适用于微弱目标检测，Hough 变换方法是其典型代表，但是Hough变换要求目标轨迹为直线，如果不为直线，则积累效率会下降，因此，难以满足高超声速目标高速、机动、微弱的特点。

针对这一问题，本发明提供了一种基于变径圆弧螺旋线Radon变换的高速机动目标检测方法，该方法将目标的一段机动轨迹用一个变径圆弧螺旋线来建模，不同的机动轨迹为不同参数的变径圆弧螺旋线，通过搜索不同螺旋线的参数，找到与目标轨迹相匹配的螺旋线，然后进行能量积累，目标所在的螺旋线参数空间会出现一个能量峰值，通过门限检测，获取这个峰值，进一步通过这个峰值回书找出取得该能量峰值的量测点迹。从而实现了能量的检测。

本发明提供了一种新颖的变径圆弧螺旋线Radon变换的高速机动目标检测方法，传统的 Hough变换可以看作是圆弧半径足够大时的特例。同时该方法考虑了三坐标雷达的距离、方位、俯仰三维量测，通过合适的参数设置，同样适用于距离、方位的二维量测的雷达。在进行轨迹搜索时，将目标的运动轨迹用二次多项式建模，实际应用中可以根据需要对距离、方位、俯仰维度上分别选取不同的多项式来进行建模。

发明内容

针对高速机动目标雷达扫描帧间非相参积累检测问题，提供了一种变径圆弧螺旋线 Radon变换的高速机动目标检测，通过变径圆弧螺旋线对目标机动轨迹建模，通过变径圆弧螺旋线Radon来匹配搜索目标的机动轨迹，实现目标轨迹上能量的非相参积累与检测。本发明解决所述技术问题，采用技术方案步骤如下：

1.变径圆弧螺旋线Radon变换的高速机动目标检测方法，其特征在于包括以下技术措施：

步骤(一)、提取雷达一段时间滑窗内多个扫描帧的量测，离散化雷达量测空间，获取距离-方位-俯仰-帧编号的四维矩阵s(m,n,d,k)，其中m代表距离分辨单元编号，m＝1,2,...,M， M代表距离分辨单元的总数，n代表方位分辨单元编号，n＝1,2,...,N，N代表方位分辨单元总数，d代表俯仰分辨单元编号，d＝1,2,…,D，D代表俯仰分辨单元总数，k代表扫描帧编号， k＝1,2,…,K，K代表扫描帧的总数；

步骤(二)、预先设定一个第一门限，将时间滑窗内所有帧的量测与第一门限比较，找出大于第一门限的量测；

步骤(三)、将径向速度、径向加速度、方位角速度、方位角加速度、俯仰角速度、俯仰角加速度作为搜索参数，以超过第一检测门限的量测作为搜索起点，在扫描帧之间距离-方位-俯仰维度上进行变径圆弧螺旋线Radon变换进行搜索和能量积累，得到能量分布矩阵R(n,m,d)，并进行门限检测；其中变径圆弧螺旋线Radon变换具体步骤如下：