[发明专利]一种频率分集阵列雷达低空目标检测方法

摘要

该发明公开了一种频率分集阵列雷达低空目标检测方法,属于相控阵雷达低空目标检测领域。本发明首先，FDA雷达的扫描特性使得其波束指向与径向距离和频率差有关，通过在不同发射阵元间引入一个频率差，可以有效抑制低空目标环境下多径效应带来的信噪比损失。然后，采用广义似然比检验(GLRT)方法推导了FDA雷达低空目标检测器，在虚警率一定的条件下，能够有效提高目标检测概率。最后，通过矩阵乘法、矩阵行列式计算等子模块的设计在FPGA硬件平台实现了FDA雷达低空目标检测器，有效提升了FDA雷达低空目标检测的实时性。综上所述，本方法能够在低空目标环境下，利用FDA雷达的扫描特性，有效的完成低空目标的检测，在现代战争中具有很高的实用性。

主权项

一种频率分集阵列雷达低空目标检测方法,该方法包括:步骤1：在多个收发阵元架构下，建立频率分集阵列雷达直达‑直达与直达‑反射两种回波信号模型，构造回波贯彻数据矩阵S；其中直达‑直达回波表示发射单元的发射波直达目标，目标的反射波直达接收阵元的回波；直达‑反射回波表示发射单元的发射波直达目标，目标的反射波经过其他物体的反射后到达接收阵元的回波；步骤1.1：根据目标距离，构建第n个阵元发射，第m个阵元接收的直达路径信号的传播延时和反射路径信号的传播延时根据目标速度分量，构建第n个阵元发射，第m个阵元接收的直达路径信号的多普勒频率和反射路径信号的多普勒频率步骤1.2：引入目标在直达路径和反射路径中的散射系数σd、σr，构建第m个阵元解调后的接收信号sm(t)；sm(t)=σdej2πfddtΣn=0N-1e-j2π(f0+nΔf+fdd)τnmddej2πnΔft+σrej2πfdrtΣn=0N-1e-j2π(f0+nΔf+fdr)τnmdrej2πnΔft]]>其中：f0表示发射信号的中心频率，Δf表示相邻阵元的频率增量，由于Δf＜＜f0，阵元间距小于目标的高度，对于不同的n，似为似为N表示发射阵元的总个数；步骤1.3：对第m个阵元解调后的接收信号sm(t)进行离散采样，根据发射阵元个数N和一个相干处理间隔内积累脉冲数K，构造回波观测数据矩阵S；S＝A(σ)B+E其中:an＝[σdσr]，n＝1,2,…,N，表示由第n个阵元接收信号中直达路径与反射路径散射系数组成的向量。B＝[b(0) b(1) … b(K‑1)]2N×Kb(k)＝[b0(k) b1(k) … bN‑1(k)]T其中：K表示一个相干处理间隔内积累脉冲数；bn(k)表示第n个阵元收到的第k个脉冲中由直达路径与反射路径相位加权因子组成的行向量；E为一个N×K的矩阵，包含噪声或者其它干扰成分；步骤2：引入目标位置和速度信息，作为被检测单元，利用回波观测数据矩阵S，构建高斯白噪声下的二元假设检验问题，得到不同假设条件下的条件概率密度f0(S,Q0)、f1(S,Q1)，其中f0(S,Q0)为假设目标不存在条件下的概率密度函数，f1(S,Q1)为假设目标存在条件下的概率密度函数。步骤3：根据最大似然估计方法，利用块对角向量化操作和广义Khatri‑Rao积运算估计目标散射系数矩阵A(σ)，并利用回波观测数据矩阵S和已估计的目标散射系数矩阵A(σ)估计条件概率密度函数中包含的未知的协方差矩阵步骤4：根据广义似然比准则，利用不同假设下的条件概率密度计算出目标检测统计量Λ(S)，通过比较检测统计量Λ(S)与设定虚警率下的门限值τ的大小，判断目标是否存在，从而完成目标检测。