一种基于被动雷达的低慢小多目标检测方法及系统.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115061109A(43)申请公布日2022.09.16(21)申请号202210651990.X(22)申请日2022.06.09(71)申请人山东大学地址250199山东省济南市历城区山大南路27号(72)发明人孙健和卓然张文胜王承祥(74)专利代理机构济南金迪知识产权代理有限公司37219专利代理师杨树云(51)Int.Cl.G01S7/41(2006.01)权利要求书3页说明书9页附图2页(54)发明名称一种基于被动雷达的低慢小多目标检测方法及系统(57)摘要本发明涉及一种基于被动雷达的低慢小多目标检测方法及系统，包括：首先，通过回波信号和参考信号之间的分段相关获得回波信号的相对时延谱；然后，对各分段相关值进行非相干累积，得到降噪后的目标回波信号相对时延谱；再次，用CFAR检测程序在距离域内检测目标，利用目标时延信息，获得相对时延处的分段相关信号采样；最后，利用ROOT‑MUSIC算法以高分辨率频率估计目标多普勒。本发明利用ROOT‑MUSIC高分辨率算法来估计目标多普勒频率，有效提高了目标的速度分辨率。CN115061109ACN115061109A权利要求书1/3页1.一种分段相关累积的目标检测方法，其特征在于，包括：首先，通过回波信号和参考信号之间的分段相关获得回波信号的相对时延谱；然后，对各分段相关值进行非相干累积，得到降噪后的目标回波信号相对时延谱；再次，用CFAR检测程序在距离域内检测目标，利用目标时延信息，获得相对时延处的分段相关信号采样；最后，利用ROOT‑MUSIC算法以高分辨率频率估计目标多普勒。2.根据权利要求1所述的一种分段相关累积的目标检测方法，其特征在于，通过回波信号和参考信号之间的分段相关获得回波信号的相对时延谱，包括：(1)将参考通道接收到的数字基带参考信号样本数据即参考信号sref分成I段，每段数据长度为L1，第i段参考信号的第n个样本如式(I)所示：式(I)中，为长度为L1的矩形窗；(2)将监测通道接收到的数字基带回波信号样本数据即回波信号sech重叠分段成I段，每个重叠段的长度为L2，第i段回波信号的第n个样本如式(II)所示：式(II)中，为长度为L2的矩形窗；(3)目标相对直达路径的时延通过参考信号与回波信号相关峰值对应的延迟单元r得到，时域中回波信号和参考信号之间的相关过程如式(III)所示：式(III)中，ψi(r)是指在延迟单元r处的相关峰值，分别为第i段回波信号和参考信号在时延单元r处的样本值。3.根据权利要求2所述的一种分段相关累积的目标检测方法，其特征在于，式(III)中，采用离散傅里叶变换和离散傅里叶逆变换简化相关过程，并用快速傅里叶变换加速计算，如式(IV)所示：式(IV)中，为执行NFFT点长离散傅里叶变换的结果，为执行NFFT点长离散傅里叶变换后取共轭的结果，为的反褶信号样本，NFFT应满足NFFT≥L2。4.根据权利要求1所述的一种分段相关累积的目标检测方法，其特征在于，对各分段相关值进行非相干累积，得到降噪后的目标回波信号相对时延谱，是指：对步骤(3)中多个段的分段相关结果进行非相干累积，获得目标的相对延迟分布即降噪后的目标回波信号相对时延谱，该过程如式(V)所示：2CN115061109A权利要求书2/3页式(V)中，Ψ(r)为目标的相对延迟分布在延迟单元r对应的相关峰值。5.根据权利要求1所述的一种分段相关累积的目标检测方法，其特征在于，用CFAR检测程序在距离域内检测目标，利用目标时延信息，获得相对时延处的分段相关信号采样；包括：(4)通过设置虚警概率pf并使用CFAR算法从降噪后的目标回波信号相对时延谱RDP中检测目标；虚警概率是指没有目标信号情形下CFAR判决出目标存在的概率；当降噪后的目标回波信号相对时延谱Ψ(r)大于阈值T0时，将其视为仅通过延迟无法识别的目标或一组目标，需要通过多普勒信息进一步区分，当降噪后的目标回波信号相对时延谱RDP在目标延迟单元处的值不大于阈值时，视为没有检测出目标信号，即目标漏检；阈值T0根据虚警概率和背景噪声分布计算得到，对于服从指数分布的噪声，T0＝μ0ln(pf)，μ0为背景噪声功率的估计值；第k个目标信号延迟通过式(VI)计算：式(VI)中，为第k个目标信号时延估计，为目标时延单元估计；(5)将步骤(4)目标时延单元估计赋值给式(III)中的r，得到目标时延单元估计处的相关峰值即段相关信号在相对时延处的采样值将段相关信号在相对时延处的采样值收集成一个向量，记作表示该向量维度为Ix1，Sk如式(VII)表示：式(VII)中，Sk(i)是指Sk中的第i个向量值。‑46.根据权利要求5所述的一种分段相关累积的目标检测方法，其特征在于，pf＝10。7