结合杂波抑制与网格化FRFT处理的雷达多目标检测方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112904303A(43)申请公布日2021.06.04(21)申请号202110436856.3(22)申请日2021.04.22(71)申请人中国人民解放军海军航空大学地址264001山东省烟台市芝罘区二马路188号科研学术处(72)发明人黄勇关键陈小龙薛永华刘宁波丁昊王国庆张林何友(51)Int.Cl.G01S7/41(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图1页(54)发明名称结合杂波抑制与网格化FRFT处理的雷达多目标检测方法(57)摘要本发明涉及一种结合杂波抑制与网格化FRFT处理的雷达多目标检测方法，属于雷达信号处理和目标检测技术领域。本发明首先解决了常规FRFT域目标检测面临的两个自变量参数搜索范围和搜索步长难以量化的问题，建立了多普勒‑加速度二维搜索网格；然后针对多普勒‑加速度二维搜索网格中的每个网格点，利用自适应匹配滤波器技术，形成杂波抑制后的FRFT谱，改善了信杂噪比；最后利用子空间投影技术解决了多目标检测的问题。与常规FRFT域目标检测方法相比，本发明给出的基于FRFT处理的雷达多目标检测方法具有参数搜索网格明确、信杂噪比改善性能好、多目标检测能力强，适于工程实现的优点。CN112904303ACN112904303A权利要求书1/2页1.结合杂波抑制与网格化FRFT处理的雷达多目标检测方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、建立多普勒‑加速度二维搜索网格；S2、准备检测单元与参考单元的观测数据，并估计背景协方差矩阵；S3、针对多普勒‑加速度二维搜索网格中的每个网格点，利用自适应匹配滤波器技术，形成杂波抑制后的FRFT谱；S4、在FRFT谱中搜索谱值最大者，并进行门限判决；若未超过检测门限，则认为不存在目标，算法终止；若超过检测门限，则认为存在目标，算法进入步骤S5；S5、在步骤S4判断存在目标的条件下，采用投影运算，从检测单元观测数据中剔除该最大谱值对应的LFM信号，形成新的检测单元观测数据；用新的检测单元观测数据替换步骤S3中原来的检测单元观测数据，并再次执行步骤S3，直至满足步骤S4中的算法终止条件。2.根据权利要求1所述的结合杂波抑制与网格化FRFT处理的雷达多目标检测方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：S11、根据多普勒效应在匀加速运动目标的雷达回波脉冲串中的表现形式选取多普勒fd与加速度a这两个参数来构建FRFT处理中的二维参数搜索空间，其中fdt表示瞬时多普勒，fd表示当前脉冲串中目标起始多普勒，在本发明中简称为多普勒，对应目标在当前脉冲串中的起始速度，a表示目标加速度，λ表示波长；T表示脉冲重复周期；l表示脉冲序号，l＝0,…,L‑1，L表示脉冲串长度，即脉冲个数；S12、根据目标多普勒fd的取值范围和搜索步长形成多普勒维的网格点如下：搜索起始点是搜索步长是多普勒维网格点是多普勒维网格序号是n,n＝0,…,L‑1，是脉冲重复频率；S13、形成加速度维的搜索网格点；S14、利用S12形成的多普勒搜索网格点和S13形成的加速度搜索网格点，组合形成多普勒‑加速度二维搜索网格。3.根据权利要求2所述的结合杂波抑制与网格化FRFT处理的雷达多目标检测方法，其特征在于，所述步骤S13具体为：首先，根据目标在观测时长内所能达到的最大速度变化|Vmax|，确定加速度的变化范围为然后，根据如下原则，即，在观测时长内，加速度在搜索步长内的变化不能使多普勒的变化超过一个多普勒搜索步长，确定加速度的搜索步长为于是，形成加速度维的网格点如下：搜索起始点是搜索步长是加速度维网格点是加速度维网格序号是2CN112904303A权利要求书2/2页其中，表示向上取整。4.根据权利要求1所述的结合杂波抑制与网格化FRFT处理的雷达多目标检测方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：针对多普勒‑加速度二维搜索网格中的第(n,m)个网格点，利用步骤S2准备的检测单元观测数据x0和估计的背景协方差矩阵M，按下式计算该网格点上的FRFT谱值Γ(n,m)，其中，sn,m表示第(n,m)个网格点所对应的导向矢量，计算式为Am＝diag([am,0…am,l…am,L‑1])表示加速度补偿矩阵，其中fd,n＝[fdn,0…T‑1fdn,l…fdn,L‑1]表示多普勒矢量，其中上标T表示转置；M表示对M进行求逆运算；遍历多普勒‑加速度二维搜索网格中的所有网格点，形成杂波抑制后的FRFT谱。5.根据权利要求1所述的结合杂波抑制与网格化FRFT处理的雷达多目标检测方法，其特征在于，所述步骤S5具体包括：S51、利用步骤S4中得到的最大谱值对应的多普勒维网格点和加速维度网格点按下式构建导向矢量S52、根据导向矢量计算投影算子其中，I表示L×L维单位阵。S53、利