[发明专利]基于修正频域补偿和分数阶傅里叶变换的多帧相参TBD方法

说明书

技术领域

本发明属于多帧雷达信号处理和空间机动目标检测技术领域，特别是涉及一种基于修正频域补偿和分数阶傅里叶变换的多帧相参TBD方法。

背景技术

由于天基雷达探测的空间目标具有高速和高机动运动的特点，同时空间目标距离较远且雷达对于目标的观测时间较短，这就使得目标的回波信号非常微弱。另外，由于目标的高速和高机动运动的特点，使得目标回波数据在相干积累时间内会出现距离走动和多普勒走动的现象，即目标的回波能量会分散到不同的距离单元和多普勒单元中，这就使得在回波数据中检测到微弱的目标信号变得非常困难。

针对微弱目标检测的方法有跟踪前检测方法和检测前(TBD)跟踪方法，其中跟踪前检测方法通过对雷达接收到的多帧数据进行硬决策以获取点迹，然后根据点迹获取目标的航迹，然而，硬决策造成了许多有用的微弱信息丧失，从而降低了雷达对微弱目标的检测能力。而检测前跟踪方法能够在不改变现有雷达系统硬件和结构的前提下，采用软决策处理雷达接收到的多帧数据，即对是否存在目标不首先进行判断，而是对多帧数据中可能的目标航迹同时进行跟踪，并对这些航迹的真实性进行软判断，逐渐将由噪声和杂波等构成的虚假航迹消除，而将真实的航迹保留下来，当软判断超过某一个门限时，判断为发现目标。检测前跟踪方法可以充分利用目标的多帧回波数据，可以有效地提高检测概率。

但是目前的TBD方法都是将帧间数据进行非相参积累来实现的，由于非相参积累会丢失目标的相位信息，造成积累效果比相干积累的效果差。

多帧相参TBD方法是最近才提出的利用雷达回波间数据相位而进行相干积累的目标检测新方法。该方法在利用多帧目标回波信号间的相位信息基础上，将多帧目标回波数据进行相干积累，从而能够有效地提高回波数据的信噪比，使雷达能够在低信噪比下检测到目标。

由于多帧相参TBD方法充分利用了回波间的相位信息，能够比现有的常规TBD方法有更高的积累增益，另外针对该技术的理论研究成果非常少；所以研究在多帧相参TBD框架下的机动目标检测技术具有重要的理论和实际应用价值。

目前还尚未出现利用修正频域补偿和分数阶傅里叶变换对空间机动目标进行检测的多帧相参TBD技术的相关研究成果。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种基于修正频域补偿和分数阶傅里叶变换的多帧相参TBD方法。

为了达到上述目的，本发明提供的基于修正频域补偿和分数阶傅里叶变换的多帧相参TBD方法包括按顺序进行的下列步骤：

1)对天基雷达接收得到的机动目标回波数据在距离频域-慢时间域中进行脉冲压缩处理，然后沿距离频域做逆傅里叶变换后得到经过脉冲压缩后的距离门-慢时间数据；

2)从上述经过脉冲压缩后的回波数据的每帧中选择同一个方位向单元的数据，同时将其他数据进行置零处理，并将没有置零的数据作为目标回波数据进行处理；

3)在步骤2)中得到的数据基础上，在目标的参数范围内进行搜索，根据搜索结果计算修正的频域补偿项，用频域补偿项校正回波数据的距离走动和距离弯曲现象；

4)利用步骤3)中得到的经过修正频域校正的回波数据，补偿一个距离单元中数据间的相位差，然后把补偿完相位差的数据进行分数阶傅里叶变换，将分数阶域中的峰值记录下来并回到步骤3)循环操作，直到目标参数搜索完，并把一系列峰值的最大值放到新的信息矩阵中；

5)重复步骤2)至步骤4)，直到将总的回波数据帧的方位向单元数据选取并进行相应处理完毕；

6)将信息矩阵中的最大值进行比较，从中选取一个最值作为检测统计量，并在由这些最大值组成的检测单元图中进行恒虚警检测。

在步骤1)中，所述的对回波数据进行脉冲压缩处理的方法是：

天基雷达工作在检测和跟踪模式下，将探测的空域划分为10个方位向，利用频域匹配滤波方法对回波数据进行脉冲压缩处理后的第k帧，第n个方位单元的机动目标回波数据形式为：