[发明专利]一种机载外辐射源雷达的运动目标检测方法

权利要求书

1.一种机载外辐射源雷达的运动目标检测方法，其特征在于，所述机载外辐射源雷达上设置有参考天线、第一接收天线和第二接收天线，所述参考天线指向辐射源，所述第一接收天线和所述第二接收天线指向观测区，所述运动目标检测方法包括：

步骤1，获取机载外辐射源雷达接收到的信号，所述机载外辐射源雷达接收到的信号包括参考信号、第一路回波信号、第二路回波信号，所述参考天线接收到的信号为参考信号，所述第一接收天线接收到的信号为第一路回波信号，所述第二接收天线接收到的信号为第二路回波信号；

步骤2，分别对所述参考信号、所述第一路回波信号、所述第二路回波信号采用相同的准则进行分段，得到多个分段参考信号、多个第一路分段回波信号和多个第二路分段回波信号，所述分段参考信号、所述第一路分段回波信号、所述第二路分段回波信号一一对应；

其中，步骤2具体包括如下子步骤：

(2a)设发射站发射信号的带宽为BW，分段持续时间为T_max，最大径向速度差为v_max，分段满足T_max≤c/(BWv_max)；分段后段内为快时间记为t_f，段间为慢时间记为t_m，分段参考信号记为x(t_f,t_m)；第一路分段回波信号记为y₁(t_f,t_m)，第二路分段回波信号记为y₂(t_f,t_m)，c为光速；

(2b)以参考天线与发射站距离最近的时刻为起始零时刻，发射站到参考天线的基线距离在零时刻泰勒展开为：L(t)＝L₀+L₂t²，其中L₀为基线距离泰勒展开的常数项，L₂为基线距离泰勒展开时间的二次项系数，此时对应的时延为：τ(t)＝L(t)/c＝τ_d+b_dt²，其中，τ_d为参考信号时延在零时刻展开常数项，并且满足τ_d＝L₀/c，b_d为泰勒展开二次项系数，并且满足b_d＝L₂/c，从而得到分段参考信号的表达式x(t_f,t_m)为：

x ( t f , t m ) = A d s m ( t f - τ d ) exp ( - j 2 πf c b d t m 2 ) ]]>

其中s_m(t_f)是对应第m段发射信号，f_c为载波频率，A_d为参考信号幅度；

(2c)假设在观测区内只有一个运动目标，则第一接收天线的任一第i个静止杂波回波和运动目标回波的时延分别为：τ1_ci(t)＝τ_ci+a_cit+b_cit²和τ1_t(t)＝τ_t+a_tt+b_tt²，其中，τ_ci、a_ci、b_ci分别为τ1_ci(t)在零时刻泰勒展开的常数项、一次项系数和二次项系数，τ_t、a_t、b_t分别为τ1_t(t)在零时刻泰勒展开的常数项、一次项系数和二次项系数；

第二接收天线中该静止杂波回波和运动目标回波的时延分别为：τ2_ci(t)＝τ_ci+a_ci(t-△t)+b_ci(t-△t)²和τ2_t(t)＝τ_t′+a_t′(t-△t)+b_t′(t-△t)²，其中，τ_ci′、a_ci′、b_ci′分别为τ2_ci在△t时刻泰勒展开的常数项、一次项系数和二次项系数，τ_t′、a_t′、b_t′分别为τ2_t在△t时刻泰勒展开的常数项、一次项系数和二次项系数；

其中，第二接收天线中静止杂波回波的回波时延τ2_ci(t)在△t时刻泰勒展开的常数项、一次项系数和二次项系数与τ1_ci(t)在零时刻泰勒展开的各系数对应相等，即满足τ_ci＝τ_ci′，a_ci＝a_ci′以及b_ci＝b_ci′；

因此，第一路分段回波信号y₁(t_f,t_m)为：

y 1 ( t f , t m ) = y 1 t ( t f , t m ) + Σ i y 1 c i ( t f , t m ) = A t s m ( t f - τ t - a t t m ) exp ( - j 2 πf c a t t m ) exp ( - j 2 πf c b t t m 2 ) + Σ i A c i s m ( t f - τ c i - a c i t m ) exp ( - j 2 πf c a c i t m ) exp ( - j 2 πf c b c i t m 2 ) ]]>

第二路分段回波信号y₂(t_f,t_m)为：

y 2 ( t f , t m ) = y 2 t ( t f , t m ) + Σ i y 2 c i ( t f , t m ) = A t ′ s m ( t f - τ t ′ - a t ′ ( t m - Δ t ) ) · exp ( - j 2 πf c a t ′ ( t m - Δ t ) ) exp ( - j 2 πf c b t ′ ( t m - Δ t ) 2 ) + Σ i A c i s m ( t f - τ c i - a c i ( t m - Δ t ) ) · exp ( - j 2 πf c a c i ( t m - Δ t ) ) exp ( - j 2 πf c b c i ( t m - Δ t ) 2 ) ]]>

其中y_1t(t_f,t_m)、y_2t(t_f,t_m)分别为第一路分段回波信号中的目标回波信号和第二路分段回波信号中的目标回波信号；y_1ci(t_f,t_m)、y_2ci(t_f,t_m)分别为第一路分段回波信号中第i个杂波回波信号和第二路分段回波信号中第i个杂波回波信号；A_t、A_t′分别第一路分段回波信号中目标回波信号的幅度和第二路分段回波信号中目标回波信号的幅度；A_ci为第i个杂波回波信号的幅度；

步骤3，根据第一分段参考信号分别对与其对应的第一路分段回波信号和与其对应的第二路分段回波信号进行距离向压缩，得到第一路分段距离向压缩信号和第二路分段距离向压缩信号，所述第一分段参考信号为所述多个分段参考信号中的任一分段参考信号；

其中，分段后的每段信号作为一个等效脉冲，步骤3具体包括：

分别对第一路分段回波信号的等效脉冲和第二路分段回波信号的等效脉冲通过匹配滤波实现距离向压缩；第一路分段距离向压缩信号记为R₁(t_f,t_m)、第二路分段距离向压缩信号记为R₂(t_f,t_m)；R_1ci(t_f,t_m)为第一路分段回波信号的第i个杂波回波信号经过距离向压缩后的结果、R_2ci(t_f,t_m)为第二路分段回波信号的第i个杂波回波信号经过距离向压缩后的结果：

R 1 c i ( t f , t m ) = I F F T ( F F T ( x ( t f , t m ) ) × c o n j ( F F T ( y 1 c i ( t f , t m ) ) ) ) = A d A c i s m ′ ( t f - ( τ c i - τ d ) - a c i t m ) exp ( - j 2 πf c a c i t m ) exp ( - j 2 πf c ( b c i - b d ) t m 2 ) ]]>

R 2 c i ( t f , t m ) = I F F T ( F F T ( x ( t f , t m ) ) × c o m j ( F F T ( y 2 c i ( t f , t m ) ) ) ) = A d A c i s m ′ ( t f - ( τ c i - τ d ) - a c i ( t m - Δ t ) ) exp ( - j 2 πf c a c i ( t m - Δ t ) ) exp ( - j 2 πf c ( b c i ( t m - Δ t ) 2 + b d t m 2 ) ) ]]>

其中s_m′(t)＝IFFT(|FFT(s_m(t))|²)；conj()表示取共轭运算，FFT()表示傅里叶变换，IFFT()表示傅里叶逆变换；

步骤4，分别对所述第一路分段距离向压缩信号和所述第二路分段距离向压缩信号进行相位补偿，得到第一路分段相位补偿信号和第二路分段相位补偿信号；

其中，步骤4具体包括：

(4a)根据先验知识确定参考信号的徙动系数b_d，从而构造相位补偿函数对所述第一路分段距离向压缩信号和所述第二路分段距离向压缩信号进行相位补偿，得到第一路分段相位补偿信号R₁′(t_f,t_m)和第二路分段相位补偿信号R₂′(t_f,t_m)，并且满足R_k′(t_f,t_m)＝R_k(t_f,t_m)·H(t_m)，k＝1或k＝2分别对应第一路分段距离向压缩信号和所述第二路分段距离向压缩信号，则第一路分段相位补偿信号和第二路分段相位补偿信号中第i个杂波回波分量分别表示为：

R 1 c i ′ ( t f , t m ) = R 1 c i ( t f , t m ) · H ( t m ) = A d A c i s m ′ ( t f - ( τ c i - τ d ) - a c i t m ) exp ( - j 2 πf c a c i t m ) exp ( - j 2 πf c b c i t m 2 ) ]]>

R_2ci′(t_f,t_m)＝R_2ci(t_f,t_m)·H(t_m)

＝A_dA_cis_m′(t_f-(τ_ci-τ_d)-a_ci(t_m-△t))

exp(-j2πf_ca_ci(t_m-△t))exp(-j2πf_c(b_ci(t_m-△t)²))

(4b)对于单个杂波散射点来说，满足R_1ci′(t_f,t_m-△t)＝R_2ci′(t_f,t_m)，则第一路分段相位补偿信号和第二路分段相位补偿信号中的杂波分量满足采用偏置相位中心天线原理对消杂波；

步骤5，分别对所述第一路分段相位补偿信号和所述第二路分段相位补偿信号进行通道配准，得到第一路分段配准信号和第二路分段配准信号；

其中，步骤5具体包括：

采用偏置相位中心天线原理在距离-慢时间域抑制地面静止杂波，通过慢时间的延时使第一路分段相位补偿信号和所述第二路分段相位补偿信号配准；

步骤6，对多个第一路分段回波信号中的每个第一路分段回波信号和多个第二路分段回波信号中的每个第二路分段回波信号重复执行步骤3至步骤5，得到多个第一路分段配准信号和多个第二路分段配准信号；

步骤7，将所述多个第一路分段配准信号和对应的多个第二路分段配准信号相减，从而抑制杂波保留目标信息，得到杂波抑制后的回波信号；

步骤8，对所述杂波抑制后的回波信号进行多普勒徙动校正，得到多普勒徙动校正后的目标回波信号；

步骤9，对所述多普勒徙动校正后的目标回波信号进行距离徙动校正，得到距离徙动校正后的目标回波信号。