[发明专利]一种基于滑窗移相的多通道相参检测方法

摘要

本发明公开了一种基于滑窗移相的多通道相参检测方法。该方法首先建立了各通道雷达回波信号与空间栅格的距离、波束方位角映射关系，形成空间栅格对应发射接收通道的雷达回波信号量测的检索信息集；然后依据栅格信息‑照射模式检索矩阵提取各通道被空间栅格包含的所有回波信号量测，通过等步长滑窗移相的方法将其余通道与收发通道1相位配准，最后采用配准后的信号对空间栅格进行多通道相参检测，遍历所有空间栅格实现对监视平面进行检测。该方法充分利用了各检测后点的多波束中有价值的目标回波相位信息，实现了多通道相参联合检测。解决了传统方法无法利用回波信号相位信息的问题，降低了计算量，提升了回波信号积累后的信噪比，提高了多通道检测的检测性能。

主权项

1.一种基于滑窗移相的多通道相参检测方法，它包括以下步骤：步骤1、对区域进行空间栅格划分，将空间监视区域均匀划分为ΔLo×ΔLa大小的矩形栅格，其中ΔLo，ΔLa为空间栅格矩形边长；步骤2、确定各栅格对应各雷达站点的方位θ，距离r信息，建立栅格位置信息集；步骤3、确定被照射栅格的索引：有N部收发一体雷达，t时刻，雷达s发射的波束的角度覆盖范围为最大作用距离为则区域内到雷达的角度与距离满足范围限制集合的所有栅格被照射，其中表示对N部雷达在T时刻的波束的角度覆盖范围取并集，表示对N部雷达在T时刻的距离限制范围取并集，记录这些栅格的标号，构建栅格检索矩阵；步骤4、确定波束的扫描照射模式；任意时刻，空间中任意栅格可能被N部雷达中的部分雷达照射，可能的照射情况共有种，每个时刻确定一种照射模式标号；将步骤3中的栅格检索矩阵与照射模式一一对应，得到二维栅格‑模式检索矩阵；步骤5、根据栅格位置信息集提供的栅格对应各雷达的方向角信息，建立基于模式标号的栅格对应各通道雷达回波信号的方向角检索信息C_i模式标号对应的雷达T发射的N_θt个发射波束方向角构成的向量为θ_t，θ_t＝{θ₁,θ₂,...,θ_Nθt}，θ₁,θ₂,...,θ_Nθt为发射波束中心指向的方向与正北方向的夹角，方向角编号依次为1,2,…,N_θt，波束只能覆盖(θ_tmin,θ_tmax)之间的角度；待检测空间栅格应与波束方向角进行配准；向量a₀为以发射雷达位置为原点，经过空间栅格几何中心的有向线段；向量为以发射雷达位置为原点，指向编号1,2,…,N_θt发射波束方向角方向的有向线段；配准规则为：空间栅格对应编号为i的发射雷达的发射波束方向角索引其中i为使向量a_i与向量a₀的夹角最小的发射雷达方向角编号，其中i＝1,2,…,N_θt，若夹角超过最大覆盖角度，则索引为空；C_i模式标号对应的雷达R接收的N_θr个接收波束方向角构成的向量为θ_r，θ_r＝{θ₁,θ₂,...,θ_Nθr}，θ₁,θ₂,...,θ_Nθr为接收波束中心指向的方向与正北方向的夹角，方向角编号依次为1,2,…,N_θr，波束只能覆盖(θ_rmin,θ_rmax)之间的角度；待检测空间栅格应与合适的波束方向角进行配准；向量a₀为以接收雷达位置为原点，经过空间栅格几何中心的有向线段；向量为以接收雷达位置为原点，指向编号1,2,…,N_θr接收波束方向角方向的有向线段；配准规则为：空间栅格对应编号为i的接收雷达的接收波束方向角索引其中i为使向量a_i与向量a₀的夹角最小的接收雷达方向角编号，其中i＝1,2,…,N_θt，若夹角超过最大覆盖角度，则索引为空；步骤6、根据空间栅格各顶点对应各雷达的距离信息，计算得到基于模式标号的栅格对应各通道雷达回波信号的距离检索信息雷达照射范围内一点到发射雷达与接收雷达的距离之和为r1，该点在此发射雷达与接收雷达组成的通道内的距离单元编号由下式得出其中为与采样时间间隔T_s对应的空间中离散距离单元宽度；其中c为光速；对于任一通道，计算该通道位于空间栅格内的距离单元，记录这些距离单元编号，得到基于模式标号的空间栅格对应各通道雷达回波信号的距离检索信息通过以上计算建立了各通道雷达回波信号与空间栅格的距离、波束方位角映射关系，形成空间栅格对应发射接收通道的雷达回波信号量测的检索信息集；步骤7、根据雷达回波信号检索信息集，计算得到栅格包含的收发通道数Q，每个通道在空间栅格内包含的L个距离单元作为该通道的检测单元；步骤8、选择第一部发射雷达和第一部接收雷达构成的收发通道1作为基准通道，提取基准通道被空间栅格包含的L个距离单元的接收信号量测集合Kq0；步骤9、用q表示下一需要与基准通道进行相位配准的通道编号，提取该通道被空间栅格包含的L个距离单元的接收信号量测集合Kqd；步骤10、通过滑窗移相对各通道回波信号量测的相位进行配准；将0到2π的相位等分为D份，则每次滑窗相位移动步长为2π/D；对K_qd的每个回波信号量测在原始相位上增加相位偏移得到K_qd'，其中将K_q0与K_qd'能量进行叠加，得到通道q的信号量测K_qd相位偏移后与基准通道的能量积累值E_qd；步骤11、d遍历所有可能取值，搜索得到使得Eqd最大的Kqd记为Kq；依次对所有被空间栅格包含的通道进行步骤10中的处理，得到所有待配准通道与基准通道相位配准后的回波信号Kq，q＝1,2,…,Q‑1；步骤12、使用配准后的相参信号Kq，q＝1,2,…,Q‑1与Kq0进行多通道相参检测，得到该空间栅格的检测结果；步骤13、依次遍历所有空间栅格，得到需要检测的空间区域的检测结果。