基于慢时间滑窗滤波器的稀疏动目标检测方法.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CN111398945A(43)申请公布日2020.07.10(21)申请号202010159049.7(22)申请日2020.03.09(71)申请人西南交通大学地址610000四川省成都市二环路北一段(72)发明人龚勋赵绪杨子奇邹海鹏(74)专利代理机构成都东恒知盛知识产权代理事务所(特殊普通合伙)51304代理人何健雄廖祥文(51)Int.Cl.G01S13/50(2006.01)G01S7/292(2006.01)G01S7/36(2006.01)G01S7/41(2006.01)权利要求书3页说明书7页附图4页(54)发明名称基于慢时间滑窗滤波器的稀疏动目标检测方法(57)摘要本发明提出基于慢时间滑窗滤波器的稀疏动目标检测方法，属于雷达动目标探测方法领域，首先基于广义模糊函数设计了区域多普勒容限积累最优为准则的脉冲重复间隔序列优化问题，然后通过问题转化，最终通过黄金区域搜索法获得最优解。本发明的目的在于提供一种全新的稀疏目标环境下的雷达动目标探测方法，引入广义模糊函数的概念，并通过设计二次调制脉冲重复间隔序列以及对应的慢时间匹配滤波器，简化了动目标检测处理流程，同时增强给定多普勒范围的稀疏动目标检测能力。CN111398945ACN111398945A权利要求书1/3页1.基于慢时间滑窗滤波器的稀疏动目标检测方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤1：根据所考虑目标的空气动力学特性，确定需要考虑的多普勒范围；步骤2：获得广义模糊函数，计算目标多普勒范围内的广义模糊函数积累峰值水平；步骤3：基于最小无模糊探测距离，最小占空比，以及广义模糊函数积累峰值水平形成二次PRI序列设计的优化问题；步骤4：基于黄金搜索法得到二次PRI序列设计参数的最优解，提升总体的感兴趣多普勒范围目标的探测能力。2.根据权利要求1所述的基于慢时间滑窗滤波器的稀疏动目标检测方法，其特征在于，2所述步骤1具体为：PRI序列是通过Ti＝T+a(iT),i＝1,...,N-1进行二次调制，PRI序列间隔Ti依赖于参数a和T，当a>0时，序列间隔随着i逐渐变大，当拥有多普勒频率fd0的目标出现在某一距离单元，不考虑噪声和干扰，归一化回波幅度，初始相位设为零，理想回波表示为：则理想的慢时间匹配滤波器为可表示为：c＝r*，(2)其中，(·)*表示共轭操作，假设目标回波通过滤波器c，则在滤波器的零时延位置出现尖峰。3.根据权利要求1所述的基于慢时间滑窗滤波器的稀疏动目标检测方法，其特征在于，所述步骤2具体为：基于PRI序列的二次调制，当一个目标的多普勒频率为fd0+lΔf时，滤波器的输出将在另一个时延位置出现尖峰,定义广义模糊函数来解释滤波输出：当k>0,其中k∈是慢时间时延,Δf是多普勒步长,lΔf是多普勒频率,f0是起始频率,(·)*代表共轭操作，当k≤0,上式子变为:2CN111398945A权利要求书2/3页广义模糊函数的积累峰值水平能够显示整体的多普勒容限特性，可以表示为：其中L限制了需要考虑的多普勒容限范围，则速度未知的目标回波在匹配滤波时会有多普勒失配损失，我们设计参差序列以使得在统计意义上多普勒失配的损失最小。4.根据权利要求1所述的基于慢时间滑窗滤波器的稀疏动目标检测方法，其特征在于，所述步骤3具体为：PRI调制将改变平均的脉冲串占空比，即影响到了雷达资源利用率，代价函数表示为：其中，D(a)直接影响雷达资源利用率，不能取任意小值，因此，我们考虑D(a)>Dl,Dl是最小允许的占空比因子，另外，最小的最大无模糊距离Rmax也必须有限制，最终，A(a)和D(a)的联合最优问题可以表示为：其中，λs是两项的权重，k＝100是比例因子，通过分析目标函数，容易发现不论a取何值，T+a(iT)2正比于i,i∈(0,...,N-1)，简化起见，假设a>0,D(γ)＝Dl,而且PRI最小值满足T>2Rmax/c,因此原问题等效于：3CN111398945A权利要求书3/3页经过推导，P2可以进一步表示为：注意到P3的目标函数包含指数函数的累加和形式，很难得到解析解，而该问题是一个变量a的连续问题，可以通过黄金搜索法得到最优解。4CN111398945A说明书1/7页基于慢时间滑窗滤波器的稀疏动目标检测方法技术领域[0001]本发明涉及雷达动目标探测方法领域，具体为基于慢时间滑窗滤波器的稀疏动目标检测方法。背景技术[0002]在稀疏目标探测场景下，非均匀PRI序列基于信息的不对称性具有优秀的电子对抗性能，而针对非均匀PRI序列的目标回波探测应用的多普勒滤波器NUDFT,NUFFT存在多普勒滤波器响应周期性波动的问题，一定程度上影响对给定多普勒范围内的目标探测性能。发明内容[0003]本发