[发明专利]一种基于MIMO雷达的小型无人机目标跟踪方法

权利要求书

1.一种基于MIMO雷达的小型无人机目标跟踪方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：获取用于检测对应无人机目标的目标雷达各个天线阵列的差拍信号；

S2：对所述差拍信号进行range-FFT处理，以将所述差拍信号距离维度的时域信号转换到频域上；

S3：对range-FFT处理后的所述差拍信号进行RFT处理，以校正所述差拍信号中远距离目标运动带来的距离走动，并实现目标能量单帧相参积累；

S4：对RFT处理后的所述差拍信号进行二维CFAR处理，以实现无人机目标的目标检测，并得到对应的目标检测结果；

S5：对所述目标检测结果进行angle-FFT处理，以提取包含无人机目标的距离信息、速度信息和角度信息的多帧目标结果；

S6：基于所述多帧目标结果结合粒子滤波算法实现对应无人机目标的持续跟踪。

2.如权利要求1所述的基于MIMO雷达的小型无人机目标跟踪方法，其特征在于：步骤S1中，目标雷达为两个间隔为2λ的发射天线和四个间隔为λ/2的接收天线组成的MIMO雷达系统；并且，目标雷达的发射角与接收角相等，使得能够形成八个间隔为λ/2的虚拟天线阵列，其中λ表示目标雷达的波长。

3.如权利要求2所述的基于MIMO雷达的小型无人机目标跟踪方法，其特征在于：所述差拍信号通过如下公式表示：

式中：S_b表示差拍信号；c表示光速；N表示chirp个数；T_c表示chirp周期；k表示调频斜率；v表示无人机目标相对于目标雷达的速度；R表示无人机目标与目标雷达之间的距离；f₀表示载波频率；n表示接收天线个数；d表示天线阵列间距；θ表示无人机目标相对于目标雷达的方位角。

4.如权利要求1所述的基于MIMO雷达的小型无人机目标跟踪方法，其特征在于：步骤S3中，RFT处理的公式如下：

式中：ε表示相对于f(t,r+vt)的已知常数；

无人机目标运动带来的距离走动直线方程如下：

r_s＝r+vt,t∈[-T/2,T/2]；

式中：r表示斜距；v表示在t＝0时刻的径向速度；T表示相干积分时间。

5.如权利要求4所述的基于MIMO雷达的小型无人机目标跟踪方法，其特征在于：RFT处理时，在复信号域中，联合利用幅度和相位信息实现连续相干积分，并引入一对多普勒补偿函数H_v(t)和H_θ(t)作为傅里叶积分分量，以抵消不同脉冲之间的相位波动，产生最终的相干峰值，以校正无人机目标运动带来的距离走动。

6.如权利要求5所述的基于MIMO雷达的小型无人机目标跟踪方法，其特征在于：一对多普勒补偿函数H_v(t)和H_θ(t)分别表示为：

式中：v表示在t＝0时刻的径向速度；λ表示波长；θ表示极角，表示在t-r_s平面上距离走动线到t轴的逆时针夹角；c表示光速；j表示复数的虚部；g表示阵列间隔引入的波程差。

7.如权利要求1所述的基于MIMO雷达的小型无人机目标跟踪方法，其特征在于：步骤S4中，二维CFAR处理包括参考单元、保护单元和检测单元；参考单元用于估计噪声功率，保护单元用于使得平均干扰功率估计值更精确，检测单元用于判决目标的距离-多普勒维数据。

8.如权利要求7所述的基于MIMO雷达的小型无人机目标跟踪方法，其特征在于，二维CFAR处理时的二维CFAR门限因子T表示为：

式中：P_fa表示预设的虚警概率；2N_refer表示参考单元的长度。