一种机载外辐射源雷达的运动目标检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及雷达技术领域，尤其涉及一种机载外辐射源雷达的运动目标检测方 法，可实现外辐射源雷达在机载运动平台下地面微弱目标的检测，得到良好的检测结果。
【背景技术】
[0002] 外辐射源雷达为了检测远距离的微弱目标，通常采用增加相参积累时间的方法来 获得较高的积累增益。此时，机动目标的时延和多普勒频率不再固定不变，而是随积累时间 发生变化，即存在距离徙动和多普勒徙动，目标跨越多个单元导致目标能量分散，积累增益 降低，不利于目标检测，研究相参积累目标徙动补偿方法成为外辐射源雷达微弱目标检测 技术的重要问题。
[0003] 机载外辐射源雷达由于接收机平台升高，具有较宽的探测视野、较广的应用前景、 较高的探测威力等优势。不同于传统外辐射源雷达，机载外辐射源雷达由于载机的运动，静 止杂波不再分布在零多普勒附近，采用一般的时域自适应滤波算法无法滤除杂波和检测目 标，因此，动目标检测是机载外辐射源雷达系统研究的一个关键技术。实现杂波抑制和运动 目标的检测通常采用偏置相位中心天线(DPCA)和空时自适应处理(STAP)算法，现有方法都 是考虑积累时间较短的情况，而对微弱运动目标的检测需要增加相参积累时间，机动目标 在较长积累时间下存在距离徙动和多普勒徙动。
[0004] 基于地面数字电视广播信号(DVB-T)的机载外辐射源雷达具有较大带宽（较高距 离分辨率），较高的距离分辨率更易受到距离徙动的影响。直接采用DPCA原理不能很好地抑 制杂波；目标的徙动使目标能量分散，杂波剩余和较低的目标积累增益导致目标不易被检 测。现有方法无法有效实现对基于DVB-T机载外辐射源雷达微弱地面运动目标的检测。
【发明内容】
[0005] 针对上述缺点，本发明的目的在于提供一种机载外辐射源雷达的运动目标检测方 法，该方法将两路回波信号在2维分时匹配滤波后进行预处理，保证两路回波信号在经过方 位向平移后其杂波分量一致，采用DPCA技术可以较好地滤除杂波。对杂波抑制后的数据应 用keystone算法和分数阶傅里叶变换补偿运动目标的徙动，此时目标能量集中，信噪比提 高，利于目标检测，解决了现有技术未补偿目标徙动时目标检测性能差的问题。
[0006] 实现本发明目的的技术思路是：由于积累时间较长，直达波（即参考信号）的徙动 现象导致直接利用DPCA算法不能较好地滤除杂波，杂波剩余导致虚警概率增大；同时目标 存在距离徙动和多普勒徙动，目标能量分散到多个距离单元和多普勒单元，杂波剩余和目 标能量分散均不利于目标检测。因此将两路回波信号进行预处理后采用DPCA算法可以较大 程度地滤除杂波，然后用keystone算法和分数阶傅里叶变换进行距离徙动校正和多普勒徙 动校正，目标能量集中，积累增益提高，实现较好地目标检测。
[0007] 为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案予以实现。
[0008] -种机载外辐射源雷达的运动目标检测方法，所述机载外辐射源雷达上设置有参 考天线、第一接收天线和第二接收天线，所述参考天线指向辐射源，所述第一接收天线和所 述第二接收天线指向观测区，所述运动目标检测方法包括：
[0009] 步骤1，获取机载外辐射源雷达接收到的信号，所述机载外辐射源雷达接收到的信 号包括参考信号、第一路回波信号、第二路回波信号，所述参考天线接收到的信号为参考信 号，所述第一接收天线接收到的信号为第一路回波信号，所述第二接收天线接收到的信号 为第二路回波信号；
[0010] 步骤2,分别对所述参考信号、所述第一路回波信号、所述第二路回波信号采用相 同的准则进行分段，得到多个分段参考信号、多个第一路分段回波信号和多个第二路分段 回波信号，所述分段参考信号、所述第一路分段回波信号、所述第二路分段回波信号一一对 应；
[0011 ]步骤3,根据第一分段参考信号分别对与其对应的第一路分段回波信号和与其对 应的第二路分段回波信号进行距离向压缩，得到第一路分段距离向压缩信号和第二路分段 距离向压缩信号，所述第一分段参考信号为所述多个分段参考信号中的任一分段参考信 号；
[0012] 步骤4,分别对所述第一路分段距离向压缩信号和所述第二路分段距离向压缩信 号进行相位补偿，得到第一路分段相位补偿信号和第二路分段相位补偿信号；步骤5,分别 对所述第一路分段相位补偿信号和所述第二路分段相位补偿信号进行通道配准，得到第一 路分段配准信号和第二路分段配准信号；
[0013] 步骤6,对多个第一路分段回波信号中的每个第一路分段回波信号和多个第二路 分段回波信号中的每个第二路分段回波信号重复执行步骤3至步骤5,得到多个第一路分段 配准信号和多个第二路分段配准信号；
[0014] 步骤7,将所述多个第一路分段配准信号和对应的多个第二路分段配准信号相减， 从而抑制杂波保留目标信息，得到杂波抑制后的回波信号；
[0015] 步骤8,对所述杂波抑制后的回波信号进行多普勒徙动校正，得到多普勒徙动校正 后的目标回波信号；
[0016] 步骤9,对所述多普勒徙动校正后的目标回波信号进行距离徙动校正，得到距离徙 动校正后的目标回波信号。
[0017] 本发明与现有技术相比具有以下优点：本发明将DPCA算法、分数阶傅里叶变换和 keystone算法结合应用到机载外辐射源的背景下。对两通道进行预处理后应用DPCA算法可 以解决直接应用DPCA算法出现的杂波剩余问题，然后采用分数阶傅里叶变换和keystone算 法实现对目标徙动的校正，杂波被较好地抑制的同时目标的积累增益得到提高，虚警概率 减小，有利于目标检测。
【附图说明】
[0018] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以 根据这些附图获得其他的附图。
[0019] 图1为本发明实施例提供的一种机载外辐射源雷达的运动目标检测方法的流程示 意图；
[0020] 图2为本发明仿真实验中机载外辐射源雷达双基地配置示意图；
[0021] 图3为本发明仿真实验中机载外辐射源雷达微弱目标检测结果示意图。
【具体实施方式】
[0022]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。
[0023] 本发明实施例提供一种机载外辐射源雷达的运动目标检测方法，如图1所示，所述 运动目标检测方法包括：
[0024] 步骤1，获取机载外辐射源雷达接收到的信号。
[0025] 所述机载外辐射源雷达接收到的信号包括参考信号、第一路回波信号、第二路回 波信号，所述参考天线接收到的信号为参考信号，所述第一接收天线接收到的信号为第一 路回波信号，所述第二接收天线接收到的信号为第二路回波信号。
[0026] 在步骤1之前，所述方法还包括场景设置，所述场景设置包括：辐射源设置于所述 机载外辐射源雷达接收站的远场作为发射站，所述辐射源用于发射信号;所述两副接收天 线的相位中心间距为d，载机平行地面垂直发射站切向匀速直线飞行，载机飞行速度V，所述 一副参考天线和所述两副接收天线架设在载机平台上。
[0027] 步骤2,步骤2,分别对所述参考信号、所述第一路回波信号、所述第二路回波信号 采用相同的准则进行分段，得到多个分段参考信号、多个第一路分段回波信号和多个第二 路分段回波信号，所述分段参考信号、所述第一路分段回波信号、所述第二路分段回波信号 --对应。
[0028]步骤2具体包括如下子步骤：
[0029] (2a)设发射站发射信号的带宽为BW，分段持续时间为Tmax，最大径向速度差为v max， 分段满足Tmax^c/(BWVmax);分段后段内为快时间记为tf，段间为慢时间记为U，分段参考信 号记为x(tf，U);第一路分段回波信号记为yi(tf，tm)，第二路分段回波信号记为y 2(tf，U)，c 为光速；
[0030] (2b)以参考天线与发射站距离最近的时刻为起始零时刻，发射站到参考天线的基 线距离在零时刻泰勒展开为:L(t)=Lo+L 2t2,其中Lo为基线距离泰勒展开的常数项，L2为基 线距离泰勒展开时间的二次项系数，此时对应的时延为：T(t) = L(t)/c = Td+bdt2,其中c为 光速，id为参考信号时延在零时刻展开常数项，并且满足Td = Lo/c，bd为泰勒展开二次项系 数，并且满足bd = L2/c，从而得到分段参考信号的表达式x(tf，U)为：
[0031]
[0032] 其中Sm(t)是对应第m段发射信号，f。为载波频率，Ad为参考信号幅度；
[0033] (2c)假设在观测区内只有一个运动目标，则第一接收天线的任一第i个静止杂波 回波和运动目标回波的时延分别为：了1。；1(1：) = 1：。:1+&。:^+13。:11：2和1：11;(；〇 = 1：1;+&1^+131;1：2，其中， ^▲:1、13。:1分别为1