一种基于微多普勒效应的雷达目标检测方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102156282A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102156282A(43)申请公布日2011.08.17(21)申请号201110073132.3(22)申请日2011.03.25(71)申请人电子科技大学地址611731四川省成都市高新西区西源大道2006号(72)发明人皮亦鸣李晋王本君曹宗杰范录宏闵锐(74)专利代理机构成都科海专利事务有限责任公司51202代理人盛明洁(51)Int.Cl.G01S13/04(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图2页(54)发明名称一种基于微多普勒效应的雷达目标检测方法(57)摘要本发明属于雷达目标检测技术领域，具体涉及利用微多普勒效应检测雷达目标的方法。本发明首先建立包含微多普勒效应的雷达目标信号模型，然后通过时频分析或数值计算的方法估计出目标的微多普勒参数，根据微多普勒参数的估计值计算目标回波信号的估计值，进而计算出检验统计量，并将其与检测门限进行比较，如果检验统计量超过门限判定为有目标，否则判定为无目标。与传统的检测方法相比，本发明充分利用了目标微动产生的微多普勒信息，提高了目标的检测性能，尤其在微多普勒效应显著的情况下，本发明与传统检测方法的性能均有所下降，但相比于传统方法，本方法性能下降较小。因此对于含微动特征目标的检测，本发明的检测性能更优。CN102568ACCNN110215628202156285A权利要求书1/2页1.一种基于微多普勒效应的雷达目标检测方法，其特征在于该方法包括以下步骤：步骤1，建立包含微多普勒效应的雷达目标回波信号模型，根据雷达回波信号估计微动目标的微多普勒参数，雷达发射单频信号，对于基本的单质点微动形式如振动、转动和锥旋，当有目标存在时，雷达回波信号可统一表示为x(t)＝s(t)+n(t)＝Acos(ω0t+βsin(ωvt))+n(t)，其中，s(t)为目标回波信号，A为目标回波信号幅度，ω0为目标回波信号载波角频率，幅度调制因子β和频率调制因子ωv为与目标微动有关的微多普勒参数，n(t)为与目标无关的加性噪声，然后根据微动目标回波信号模型，利用雷达回波信号采样值xi＝x(ti)，(i＝1，2，…，N)估计微多普勒参数β和ωv，得到其相应的估计值和步骤2，将步骤1中估计出的微多普勒参数和带入目标回波信号模型s(t)中，得到在ti(i＝1，2，…，N)时刻的目标回波估计值步骤3，计算检验统计量并与判决门限γ相比较，从而判定有无目标，如果检验统计量超过预先所设判决门限γ，则判定为有目标，否则判定为无目标。2.根据权利要求1所述的基于微多普勒效应的雷达目标检测方法，其特征在于利用雷达回波估计微多普勒参数β和ωv具体有以下方式实现：(1)通过时频分析的方法如短时傅里叶变换、Wigner-Ville分布等来估计微多普勒参数，雷达回波信号的短时傅里叶变换为选择适合的窗函数w(n)，得到信号的时间和频率的联合分布，进而可得到微多普勒参数的估计值和雷达回波信号xi(1≤i≤N)的瞬时自相关矩阵RN×(2K+1)为离散Wigner-Ville分布为W(i，m)＝DFTk[R(i，k)]，式中DFTk[·]指对k的离散傅里叶变换，通过Wigner-Ville分布得到信号的时频联合分布，进而可得到微多普勒参数的估计值和(2)利用最大似然估计准则估计微多普勒参数，该方法又有以下两种方式实现：a，求未知参数的最大似然估计就是求似然函数的最大值点对应的参数值，因此微多普勒参数β的估计值和ωv的估计值应满足如下方程2CCNN110215628202156285A权利要求书2/2页其中，si＝s(ti)＝Acos(ω0ti+βsin(ωvti))，i＝1，2，…，N，在一定范围内改变β和ωv的值以搜索到似然函数p(x|β，ωv)的最大值，该最大值对应的微多普勒参数值即为其相应的估计值和b，根据最大似然估计准则，微多普勒参数β估计值和ωv的估计值应满足如下方程式中ti为第i个采样点对应的采样时刻，解此方程组即可得到和3.根据权利要求2所述的微多普勒参数估计的方法，其特征在于，方式a中β和ωv的搜索范围是由雷达工作频率和可能存在的微动目标的微动特征决定的β和ωv的最大范围。4.根据权利要求1所述的基于微多普勒效应的雷达目标检测方法，其特征在于，步骤3中判决门限γ是在预先选定的判决准则下计算得到。3CCNN110215628202156285A说明书1/4页一种基于微多普勒效应的雷达目标检测方法技术领域[0001]本发明属于雷达目标检测技术领域，具体涉及利用微多普勒效应检测雷达目标的方法。背景技术[0002]目标相对于雷达存在径向运动，则雷达回波会发生频移，这就是常见的多普勒现象，产生的频移量称为多普勒频率；若目标在整