[发明专利]复杂杂波背景下检测低慢小目标的雷达信号处理方法

说明书

本发明提供了一种复杂杂波背景下检测低慢小目标的雷达信号处理方法，包括：对采样的动目标回波脉冲序列的每一距离单元内的慢时间数据序列进行谱分析获得多普勒域数据；对多普勒域数据进行滑窗处理且获取每个参考窗中统计方差、统计均值，以及前后两个参考窗的统计均值比；根据统计方差和统计均值判断每个参考窗内背景杂波的均匀性；根据背景杂波的均匀性选择对应的恒虚警检测算法获取参考窗内目标点迹；根据点迹信息获取目标的速度、俯仰、方位、距离。

技术领域

本发明涉及一种雷达信号处理技术，特别是一种复杂杂波背景下检测低慢小目标的雷达信号处理方法。

背景技术

低小慢目标是指目标飞行速度慢、高度低、散射面积小的目标，主要有无人机、航空模型、滑翔伞、卫星巡航导弹和鸟类等。低小慢目标具有隐蔽性强、攻击性好的特点，因此在检测过程中也就存在侦察困难、管理控制艰难、打击艰难等问题。近年来，随着无人机航空器的快速发展与低空空域管制的逐渐开放，低慢小目标违规飞行的事件日益增多。民航机场、重大活动场所中未经允许任意飞行的“黑飞”无人机屡屡出现，严重影响了机场的运行秩序及重大活动的安全保障，如成都双流机场出现了数起无人机干扰民航飞行事件，共导致百余架航班迫降，上万名成可被迫滞留机场，航班运行秩序受到了极大的干扰；鸟击航也一直是航空飞行安全的重大隐患，对近空鸟类的防范关系到飞行人员的安全。同时，由于当前无人机一杯获取及操控，且目标小、隐蔽性强，若有不法分子使用无人机进行非法活动，必会对国家公共安全造成重大影响。因此，世界各国已积极开展低慢小目标的预警、探测、定位等技术的研究，致力于加强防空系统对低空飞行物的探测、跟踪和处置能力。

由于低慢小目标自身特性，使得雷达在复杂杂波背景下实现对此类目标的正确检测并保持恒定的虚警概率变得十分困难。用信号处理的方法提高对此类目标的检测能力，不仅手段灵活，而且成本较低，对充分发挥预警雷达潜力，改进雷达检测性能具有十分重要的现实意义。信号处理部分完成的主要工作就是对接收到的回波通过一系列的算法处理提取出我们需要的有用信息，进而完成目标的有效检测。因此有效的信号处理技术对于雷达检测精度、目标的探测性能和实时跟踪性能都是至关重要的。

总的来说，低慢小发目标由于飞行高度低、体积小、速度慢且机动性强，对空域检测雷达的性能提出了新的要求。作为信号处理机，要着力于实现在恶劣的杂波背景下的目标检测，抑制强杂波干扰，在保证虚警概率恒定的同时提高检测概率，实现低慢小目标的精准检测和稳定跟踪。此外，当前低慢小目标雷达在检测目标时，面临杂波环境复杂、杂波性能分析难度大、低信杂比回波及复杂非均匀背景致使检测难度大、目标回波多普勒频率低且与杂波混叠严重、检测算法及检测性能验证评估难度大等问题。

发明内容

实现本发明目的的技术方案为：一种复杂杂波背景下检测低慢小目标的雷达信号处理方法，包括：

对采样的动目标回波脉冲序列的每一距离单元内的慢时间数据序列进行谱分析获得多普勒域数据；

对多普勒域数据进行滑窗处理且获取每个参考窗中统计方差VI、统计均值，以及前后两个参考窗的统计均值比MR；

根据统计方差和统计均值判断每个参考窗内背景杂波的均匀性；

根据背景杂波的均匀性选择对应的恒虚警检测算法获取参考窗内目标点迹；

根据点迹信息获取目标的速度、俯仰、方位、距离。

进一步地，参考窗的统计方差VI

其中，为参考窗内n个距离单元的方差，为参考窗内n个距离单元的均值，X_i为每个距离单元的数据幅度，为参考窗内n个距离单元的算术平均值；

前后两个参考窗的统计均值比MR