多项式Hough变换的高超声速目标TBD检测方法
【专利摘要】针对临近空间高超声速机动目标雷达扫描周期间的信号积累检测问题，提供了一种多项式Hough变换的高超声速目标TBD检测方法，用以速度、加速度为参数的多项式来搜索匹配目标径向维的运动，用方位波门在方位上进行关联，从而将目标轨迹上的能量映射到多项式Hough变换的参数空间，通过参数空间的能量最大值与恒虚警门限比较来实现检测。本发明提供的方法通过设置方位波门，将二维参数搜索问题降为距离一维搜索和方位上小范围关联的问题，通过设置距离波门，降低了多项式搜索的阶次，极大地减少了计算量；同时，本方法除了具有传统Hough变换TBD方法的功能外，还能适应目标强机动、距离量测模糊、多目标等情况下的信号积累检测。
【专利说明】
多项式Hough变换的高超声速目标TBD检测方法
技术领域
[0001] 本发明隶属于雷达信号处理与数据处理领域，适用于解决高超声速隐身机动目标 的雷达帧间信号非相参积累问题。
【背景技术】
[0002] 临近空间高超声速飞行器是一种新概念武器，它具有速度快、距离远、隐身性强等 特点，能在2小时内攻击全球任一目标，给雷达探测跟踪带来极大挑战。
[0003] 信号长时间积累是探测隐身目标的有效方法，信号积累可分为雷达在一个扫描周 期内波束照射期间的帧内积累和雷达扫描周期之间的帧间积累，为了最大程度地提高微弱 目标的信噪比，可以在帧内积累的基础上再进行帧间的积累。检测前跟踪(Track Before Detect，TBD)技术是一种可实现雷达帧间积累的技术。基于Hough变换的TBD是一种典型的 检测前跟踪方法，它的基本原理是，利用Hough变换将量测空间直线能量积累到参数空间的 一个点，在参数空间检测目标。传统Hough变换TBD大多在x-y直角坐标系下进行变换，先将 各个雷达扫描帧的量测点叠加到一个雷达帧"图片"里，将x_y坐标系下的"图片"上的量测 点分别进行Hough变换，每一个点对应参数空间一条直线，"图片"中同一直线上会在参数空 间相交于一点，从而实现能量积累。传统Hough变化方法本质是检测图片上的直线，对于雷 达测量误差较小时，目标运动处于一条直线，其检测性能较好，但临近空间高超声速目标的 距离非常远，雷达角度误差引起的位置误差较大，使得目标量测的轨迹连线呈一条"锯齿 形"的折线，在噪声或杂波点比较密集时，利用传统Hough变换方法进行检测时检测性能将 会降低，限制了可检测的最低信噪比。
[0004] 考虑到雷达距离误差与目标远近无关，可以考虑利用多项式对目标距离上的运动 建模；同时考虑到目标距离远，短时间内方位角变化范围比较小，综合这两点，可以利用借 用Hough变换的思想，以第一帧雷达每个量测点为起点，在方位上利用波门进行关联，在距 离上利用多项式Hough变换来进行能量积累，并在参数空间完成信号检测。
【发明内容】
[0005] 针对临近空间高超声速机动目标雷达扫描周期间的信号积累检测问题，提供了一 种多项式Hough变换的高超声速目标TBD检测方法，用以速度、加速度为参数的多项式来搜 索匹配目标径向维的运动，用方位波门在方位上进行关联，从而将目标轨迹上的能量映射 到多项式Hough变换的参数空间，通过参数空间的能量最大值与恒虚警门限比较来实现检 测。本发明解决所述技术问题，采用技术方案步骤如下：
[0006] 1.多项式Hough变换的高超声速目标TBD检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0007] 步骤（一）、将经过雷达信号处理后的I个扫描帧的雷达信号分别与第一门限匕比 较，得到对应的三维量测矩阵Rm(k，n，i)，其中第一维k表示雷达的距离、方位、俯仰、径向速 度、信号能量、时标量测，k=l，2,3, . . .，K，若雷达量测中没有某项量测，则对应位置置零； 第二维n表示量测的个数标号，n=l，2,3, . . .，N;第三维i表示雷达扫描帧数号，i = l，2，
[0008]步骤(二）、将雷达观测平面用距离-方位进行离散化，将雷达量测的能量赋给对应 的距离、方位、帧数的信号矩阵Rs(q，p，i)，其中Rs大小为QXPXI，第一维q表示方位单元编 号，q=l，2,3, . . .，Q，第二维p表示距离单元编号p=l，2,3, . . .，P，第三维i表示雷达扫描帧 数号，i = 1，2，3，. . .，I，初始化时矩阵元素全为0，将量测矩阵Rm各帧中各个量测的信号能 量1(5，114)赋给匕矩阵中对应的点匕化^4)，其中口表示与距离量测1(1，114)对应的最 近距离单元编号，q表示与方位量测1(2，114)对应的最近方位单元编号；若雷达量测中不 包含信号能量信息，则认为各个量测点能量相同，将对应的点R S(P，q，i)赋一个相同的能量 值；
[0009]步骤(三）、初始化参数，设置参数搜索范围和搜索步进；
[0010] 步骤（四）、选取Rs中第1帧的任一不为零的点Rs(q，P，l)，并假定该点为目标运动的 起点，利用多项式Hough变换的高超声速目标TBD检测方法，在参数空间进行能量积累，提取 参数空间能量最大值，赋给E(q，p)，其中E是信号积累矩阵，大小为QXP，元素初始化全为 零，并记录下取得最大值时对应的多项式参数；
[0011] 步骤(五）、重复第（四）步，遍历所有第一帧的点，得到信号积累矩阵E;
[0012] 步骤(六）、对信号积累矩阵E的每个元素进行恒虚警检测，超过门限认为是目标， 并进一步根据该点对应的多项式参数和距离波门、方位波门，找到该点在信号矩阵R s的2至 I帧对应的坐标点(qi，Pl，，并根据这一系列坐标点，找到量测矩阵1中对应的雷达量测， 连同径向速度和径向加速度估计一起作为目标检测结果输出。
[0013] 优选的，所述的步骤（四）中多项式Hough变换的高超声速目标TBD检测方法在雷达 距离量测不模糊时具体又可分为以下步骤：
[0014] (21)搜索参数初始化，确定速度步进A v，速度搜索的起点V-max，速度搜索数目Nv， 加速度步进A a，加速度搜索的起点a-max;
[0015] (22)利用5层for循环，实现对I个扫描周期的目标能量积累；
[0016] 221)第1层For循环:遍历搜索距离单元i，i = i〇，i〇+l，. . .，i〇+Nr-l，i()为距离单元 搜索起点，Nr为搜索距离单元的总个数；
[0017] 222)第2层For循环:遍历搜索方位单元j，j = jo, jo+1，? ? ?，jo+Ne-1，jo为方位单元 搜索起点，l为搜索距离单元的总个数；
[0018] 223)如果Rs(j，i，l)等于0,回到第222)步;否则进入下一步；
[0019] 224)定义一个NvXNa的元胞数组S;
[0020] 225)第3层For循环:遍历搜索径向速度步进数k，k=l ,2. . .，NV，遍历所有k，Nv为搜 索速度步进的总个数，Nv=round(V-max/ A v) X2+1;
[0021] 226)第4层For循环:遍历搜索径向加速度步进数t，t = l，2. . .，Na，Na为搜索加速度 步进的总个数，Na = round(a-max/ A a) X 2+1;
[0022] 227)定义为一个3 X I的矩阵F，初始化时元素全为0;
[0023] 228)第5层For循环:雷达扫描帧号u循环，u = l，2,--，1，遍历所有u;
[0024] 搜索的速度为:Vu = V-max+(k_l) ? T ? AV
[0025] 搜索的加速度为:au = a-max+(t-l) ? T ? Aa
[0026] 对应的距离为:rM=Ar ?汗v,,w
，其中T为雷达量测数据周期；
[0027] 对应的距离单元编号为:Nr = round(ru/ A p)
[0028] 设置距离波门：NP=i-b:i+b，b为整数，其大小决定距离波门大小，若i<b，则N P = 1: i+a，若7' + ?>為_，心=L-，义胃为距离搜索时的最大距离单元编号；
[0029]设置方位波门：Np = j-a: j+a，a为整数，其大小决定的方位波门大小，若j<a，则Np =1: j+a，若+ ，._%"为方位搜索时的最大方位单元编号；
[0030] 找出第u帧雷达信号对应的信号矩阵中以Rs (j，i，u)为中心的距离波门Np和方位波 门Ne内量测点能量最大值P〇及其对应的角度编号和距离单元编号;
[0031] 令F(XU) = %，其中爲A为第个角度单元中心对应的角度；
[0032] 令F(2, u) = rWft，其中心Ai为第〃A个距离单元对应的距离；
[0033] 令 f(3，1)=F(3，1)+Po;
[0034] 229)第5层For循环结束；
[0035] 2210)令 S{k，t}=F;
[0036] 2211)第4层For循环结束；
[0037] 2212)第3层For循环结束；
[0038] 2213)找出矩阵S中每个元素中矩阵F的元素F(3，l)的最大值和对应k和t，假设找 到的最大点Pi，对应的k和t分别为kjPt，令
[0039] E(j，i)=Pi
[0040] 并根据ki、ti计算出对应的径向速度、径向加速度
[0041] Vr(j，i)=V-max+(kl-l) ? A V
[0042] ar(j，i)=a-max+(ti_l) ? Aa [0043] 2214)第2层For循环结束；
[0044] 2215)第1层For循环结束。
[0045]优选的，所述的步骤（四）中多项式Hough变换的高超声速目标TBD检测方法在雷达 距离量测模糊时具体又可分为以下步骤：
[0046] (31)搜索参数初始化，确定速度步进A v，速度搜索的起点V-max，速度搜索数目Nv， 加速度步进A a，加速度搜索的起点a-max;
[0047] (32)利用5层for循环，实现对I个扫描周期的目标能量积累；
[0048] 321)第1层For循环:遍历搜索距离单元i，i = i〇，i()+l，? ? ?，i〇+Nr-l，i()为距离单元 搜索起点，Nr为搜索距离单元的总个数；
[0049] 322)第2层For循环:遍历搜索方位单元j，j = jo, jo+1，. . .，jo+Ne-1，jo为方位单元 搜索起点，l为搜索距离单元的总个数；
[0050] 323)如果Rs(j，i，l)等于0,回到第222)步;否则进入下一步；
[0051 ] 324)定义一个NvXNa的元胞数组S;
[0052] 325)第3层For循环:遍历搜索径向速度步进数k，k=l ,2. . .，NV，遍历所有k，Nv为搜 索速度步进的总个数，Nv=round(V-max/ A v) X 2+1;
[0053] 326)第4层For循环:遍历搜索径向加速度步进数t，t = l，2. . .，Na，Na为搜索加速度 步进的总个数，Na = round(a-max/ a a) X 2+1;
[0054] 327)定义为一个3 X I的矩阵F，初始化时元素全为0;
[0055] 328)第5层For循环:雷达扫描帧号u循环，u = l，2,--，1，遍历所有u;
[0056] 搜索的速度为:Vu = V-max+(k_l) ? T ? AV
[0057] 搜索的加速度为:au = a-max+(t-l) ? T ? Aa
[0058] 对应的距离为：^
，其中T为雷达量测数据周期；
[0059] 如果ru<0,令ru = rem(ru, Rmax) +Rmax，其中Rmax为最大不模糊距离；
[0060] 如果ru > 0，令ru = rem(ru，Rmax)，函数rem(A，B)表示取A除以B后的余数；
[0061 ] 对应的距离单元编号为:Nr = round(ru/ A p)
[0062] 设置距离波门：NP=i-b:i+b，b为整数，其大小决定距离波门大小，若i彡b，则NP = l:i+a，若〗 + 卜为距离搜索时的最大距离单元编号；
[0063]设置方位波门：Np = j-a: j+a，a为整数，其大小决定的方位波门大小，若j<a，则Np = l:j+a，若= 〃&为方位搜索时的最大方位单元编号；
[0064]找出第u帧雷达信号对应的信号矩阵中以Rs (j，i，u)为中心的距离波门Np和方位波 门Ne内量测点能量最大值Po及其对应的角度编号％,,和距离单元编号iVp ;
[0065] $F(1，，其中为第个角度单元中心对应的角度；
[0066] 令F(2，u) = rWa，其中\为第^个距离单元对应的距离；
[0067] 令 f(3，1)=F(3，1)+Po;
[0068] 329)第5层For循环结束；
[0069] 3210)令 S{k，t}=F;
[0070] 3211)第4层For循环结束；
[0071] 3212)第3层For循环结束；
[0072] 3213)找出矩阵S中每个元素中矩阵F的元素F(3，l)的最大值和对应k和t，假设找 到的最大点Pi，对应的k和t分别为kjPt，令
[0073] E(j，i)=Pi
[0074] 并根据ki、ti计算出对应的径向速度、径向加速度
[0075] Vr(j，i)=v-max+(kl-l) ? A V
[0076] ar(j，i)=a-max+(ti_l) ? Aa
[0077] 3214)第2层For循环结束；
[0078] 3215)第1层For循环结束。
[0079] 本发明的有益效果是：
[0080] 对比现有技术，本技术方案所述的多项式Hough变换的高超声速目标TBD检测方 法，有益效果在于：
[0081 ] 1)算法计算效率高。通过设置方位波门的方法，将距离和方位二维参数搜索问题 降为距离一维搜索和方位小范围关联的问题，极大的减少了计算量;通过设置距离波门的 方法，能够一定程度上减小多项式模型与目标实际运动失配造成的积累能量损失，降低了 多项式搜索的阶次，进而减少了计算量。
[0082] 2)算法适应性强。既能实现直线运动目标的积累检测，也能实现对曲线运动目标 的积累检测；既能实现距离不模糊条件下的积累，也能实现距离模糊量测跨距离模糊区间 时的能量积累；既能实现单目标的积累检测，也能实现多目标的积累检测；既能实现雷达量 测中包含信号能量时的积累检测，也能实现雷达量测不包含信号能量时的积累检测。
【附图说明】
[0083]附图1本发明的方法步骤流程图；
[0084] 附图2是仿真实验时设置的临近空间高超声速目标飞行轨迹，其中圆圈代表验证 本发明方法时选取的7个量测对应的真实位置；
[0085] 附图3是仿真实验时7个时刻临近空间高超声速目标对应的真实速度；
[0086] 附图4是仿真实验时7个时刻临近空间高超声速目标对应的真实加速度；
[0087]附图5是SNR为8dB时距离不模糊情况下第1帧雷达信号超过第一门限的信号分布 图；
[0088]附图6是距离不模糊情况下利用本发明方法扫描周期间非相参积累后的能量分 布；
[0089]附图7是SNR为8dB时距离模糊情况下第1帧雷达信号超过第一门限的信号分布图；
[0090] 附图8是距离模糊情况下利用本发明方法扫描周期间非相参积累后的能量分布。
【具体实施方式】
[0091] 下面结合附图，详细描述本发明的技术方案，参照附图1，本发明的具体步骤包括： [0092]步骤（一）、将经过雷达信号处理后的I个扫描帧的雷达信号分别与第一门限匕比 较，得到对应的三维量测矩阵R m(k，n，i)，其中第一维k表示雷达的距离、方位、俯仰、径向速 度、信号能量、时标等量测，k=l，2,3, . . .，K，若雷达量测中没有某项量测，则对应位置置 零;第二维11表示量测的个数标号，11=1，2,3，...，1第三维1表示雷达扫描帧数号，1 = 1，2，
[0093]步骤(二）、将雷达观测平面用距离-方位进行离散化，将雷达量测的能量赋给对应 的距离、方位、帧数的信号矩阵Rs(q，p，i)，其中Rs大小为QXPXI，第一维q表示方位单元编 号，q=l，2,3, . . .，Q，第二维p表示距离单元编号p=l，2,3, . . .，P，第三维i表示雷达扫描帧 数号，i = 1，2，3，. . .，I，初始化时矩阵元素全为0，将量测矩阵Rm各帧中各个量测的信号能 量1(5，114)赋给匕矩阵中对应的点匕化^4)，其中口表示与距离量测1(1，114)对应的最 近距离单元编号，q表示与方位量测1(2，114)对应的最近方位单元编号；若雷达量测中不 包含信号能量信息，则认为各个量测点能量相同，将对应的点R S(P，q，i)赋一个相同的能量 值；
[0094]步骤(三）、初始化参数，设置参数搜索范围和搜索步进；
[0095]步骤（四）、选取Rs中第1帧的任一不为零的点Rs(q，p，l)，并假定该点为目标运动的 起点，利用多项式Hough变换的高超声速目标TBD检测方法，在参数空间进行能量积累，提取 参数空间能量最大值，赋给E(q，p)，其中E是信号积累矩阵，大小为QXP，元素初始化全为 零，并记录下取得最大值时对应的多项式参数;具体的，多项式Hough变换的高超声速目标 TBD检测方法具体又可分为以下步骤：
[0096] (1)搜索参数初始化。确定速度步进A v，速度搜索的起点V-max，速度搜索数目Nv，加 速度步进A a，加速度搜索的起点a-max;
[0097] (2)利用5层for循环，实现对I个扫描周期的目标能量积累；
[0098] 21)第1层For循环:遍历搜索距离单元i，i = i〇，i()+l，. . .，i〇+Nr-l，i()为距离单元搜 索起点，Nr为搜索距离单元的总个数；
[00"] 22)第2层For循环:遍历搜索方位单元j，j = jo, jo+1, . . .，jo+Ne-1，jo为方位单元搜 索起点，Ne为搜索距离单元的总个数；
[0100] 23)如果Rs(j，i，l)等于0,回到第222)步;否则进入下一步；
[0101] 24)定义一个NvXNa的元胞数组S;
[0102] 25)第3层For循环:遍历搜索径向速度步进数k，k=l ,2. . .，NV，遍历所有k，Nv为搜 索速度步进的总个数，Nv=round(V-max/ A v) X 2+1;
[0103] 26)第4层For循环:遍历搜索径向加速度步进数t，t = 1，2. . .，Na，Na为搜索加速度 步进的总个数，Na = round(a-max/ A a) X 2+1;
[0104] 27)定义为一个3 X I的矩阵F，初始化时元素全为0;
[0105] 28)第5层For循环:雷达扫描帧号u循环，u = l，2,--，1，遍历所有u;
[0106] 搜索的速度为:Vu = V-max+(k_l) ? T ? AV
[0107] 搜索的加速度为:au = a-max+(t-l) ? T ? Aa
[0108] 对应的距离为:％ == A/w'U',, + ，其中T为雷达量测数据周期；
[0109]如果雷达量测存在距离模糊，且目标运动时可能跨距离模糊区间时，则需要加入 28a)和28b)这2步，否则不需要运行这2步，具体如下：
[0110] 28a)如果 ru<0,令 1'11 =代111(1'11，1?11^)+1?11^，其中1?11^为最大不模糊距离；
[0111 ] 28b)如果ru>0,令ru = rem(ru，Rmax)，函数rem(A，B)表示取A除以B后的余数；
[0112] 对应的距离单元编号为:Nr = round(ru/ A p)
[0113] 设置距离波门：NP=i-b:i+b，b为整数，其大小决定距离波门大小，若i彡b，则NP = l:i+a，若〖 + =￡-f:#]^_为距离搜索时的最大距离单元编号；
[0114]设置方位波门：Np = j-a: j+a，a为整数，其大小决定的方位波门大小，若j，则Np =1: j+a，若+ 为方位搜索时的最大方位单元编号；
[0115]找出第u帧雷达信号对应的信号矩阵中以Rs (j，i，u)为中心的距离波门Np和方位波 门Ne内量测点能量最大值PQ及其对应的角度编号和距离单元编号
[0116] 令内1，= ~，其中为第心个角度单元中心对应的角度；
[0117] 令？(2，0 = ；^，其中/^为第^^个距离单元对应的距离；
[0118] 令 f(3，1)=F(3，1)+Po;
[0119] 29)第5层For循环结束；
[0120] 210)令 S{k，t}=F;
[0121] 211)第4层For循环结束；
[0122] 212)第3层For循环结束；
[0123] 213)找出矩阵S中每个元素中矩阵F的元素F(3，l)的最大值和对应k和t，假设找到 的最大点Pi，对应的k和t分别为kjPt，令
[0124] E(j，i)=Pi
[0125] 并根据ki、ti计算出对应的径向速度、径向加速度
[0126] Vr(j，i)=V-max+(kl-l) ? A V
[0127] ar(j，i)=a-max+(ti_l) ? Aa
[0128] 214)第2层For循环结束；
[0129] 215)第1层For循环结束；
[0130] 步骤(五）、重复第（四）步，遍历所有第一帧的点，得到信号积累E;
[0131] 步骤(六）、对信号积累E的每个元素进行恒虚警检测，超过门限认为是目标，并进 一步根据该点对应的多项式参数和距离、方位波门，找到该点在信号矩阵R s的2至I帧对应 的坐标点（quPuii)，并根据这一系列的坐标点，找到量测矩阵1中对应的雷达量测，连同 径向速度和径向加速度估计一起作为目标检测结果输出。
[0132] 以上所述，仅为本发明的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何 熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可延伸到其他的修改、变化和应用，都应涵 盖在本发明的包含范围之内。
[0133] 本发明的效果可以通过以下matlab仿真实验进一步说明：
[0134] 仿真实验场景设置
[0135] 假设临近空间高超声速目标起始点x、y、z坐标为[0,7001011，701011]，初始速度 2600m/s，速度方位角为270°，初始速度倾角为0,飞行器受到重力、升力、阻力的作用下，在 大气中滑翔，轨迹如图2所示，按时间间隔2s取一段轨迹用于本仿真实验，共7个点，用圆圈 表示；图3和图4分别表示这7个点对应的速度和加速度大小，雷达距离分辨力为150m，每帧 量测中杂波数为216,随机分布于雷达探测范围内，杂波点能量设置为相同值，全为1。为了 验证本发明算法在量测不模糊和量测模糊情况下的性能，最大不模糊距离分别取79km和 1000km〇
[0136] 仿真结果及分析：由附图5可以看出，SNR为8dB时，杂波随机分布在整个雷达探测 范围内，无法分辨出目标，从附图6可以看出，利用本发明提出的方法，使得雷达量测在距 离、方位上实现了能量积累，通过7次TBD非相参积累后能量最大值为7,说明7个时刻量测点 的能量全部积累起来了，证明了该方法的有效性。由附图7可以看出，由于距离测量模糊的 影响，整个雷达探测范围内的量测被"压缩"到第一个距离最大不模糊区间内，杂波密度增 加了数倍。由于目标最大不模糊距离为79km，在7个雷达扫描周期内目标运动轨迹跨了两个 模糊区间，利用本发明提出的方法进行TBD积累后，对应的能量积累分布如图8所示，可以看 出，目标的能量同样被积累起来，最大能量值也同样为7,说明了参数空间能量积累时没有 因为跨模糊区间而丢点，证明了本发明方法在距离测量模糊条件下的适用性。
【主权项】
1. 多项式化U曲变换的高超声速目标T抓检测方法，其特征在于，包括W下步骤： 步骤(一）、将经过雷达信号处理后的I个扫描帖的雷达信号分别与第一口限hi比较，得 到对应的=维量测矩阵Rm化，n，i)，其中第一维k表示雷达的距离、方位、俯仰、径向速度、信 号能量、时标量测，k=l，2,3, ...，K，若雷达量测中没有某项量测，则对应位置置零;第二维 n表示量测的个数标号，n = l，2,3,. . .，N;第S维i表示雷达扫描帖数号，i = l，2,3,. . .，1; 步骤(二）、将雷达观测平面用距离-方位进行离散化，将雷达量测的能量赋给对应的距 离、方位、帖数的信号矩阵Rs(q，p，i)，其中Rs大小为QXPX I，第一维q表示方位单元编号，q =1，2,3, . . .，Q，第二维P表示距离单元编号p = l，2,3, . . .，P，第S维i表示雷达扫描帖数 号，i = 1，2，3，...，I，初始化时矩阵元素全为O，将量测矩阵Rm各帖中各个量测的信号能量Rm (5，n，i)赋给Rs矩阵中对应的点Rs(P，q，i)，其中P表示与距离量测Rm( 1，n，i)对应的最近距 离单元编号，q表示与方位量测Rm( 2，n，i)对应的最近方位单元编号；若雷达量测中不包含 信号能量信息，则认为各个量测点能量相同，将对应的点Rs(p，q，i)赋一个相同的能量值； 步骤( = )、初始化参数，设置参数捜索范围和捜索步进； 步骤（四）、选取Rs中第1帖的任一不为零的点Rs(q，p，l)，并假定该点为目标运动的起 点，利用多项式Hou曲变换的高超声速目标T抓检测方法，在参数空间进行能量积累，提取参 数空间能量最大值，赋给E(q，p)，其中E是信号积累矩阵，大小为QXP，元素初始化全为零， 并记录下取得最大值时对应的多项式参数； 步骤(五）、重复第(四）步，遍历所有第一帖的点，得到信号积累矩阵E; 步骤(六）、对信号积累矩阵E的每个元素进行恒虚警检测，超过口限认为是目标，并进 一步根据该点对应的多项式参数和距离波口、方位波口，找到该点在信号矩阵Rs的2至I帖 对应的坐标点（qi，pi，ii)，并根据运一系列坐标点，找到量测矩阵Rm中对应的雷达量测，连 同径向速度和径向加速度估计一起作为目标检测结果输出。2. 根据权利要求1所述的多项式化U曲变换的高超声速目标TBD检测方法，其特征在于 步骤（四）中多项式化U曲变换的高超声速目标T抓检测方法，在雷达距离量测不模糊时具体 分为W下步骤： (21) 捜索参数初始化，确定速度步进Av,速度捜索的起点V-max，速度捜索数目Nv,加速 度步进A a，加速度捜索的起点a-max ; (22) 利用5层for循环，实现对I个扫描周期的目标能量积累； 221) 第1层化r循环:遍历捜索距离单元i，i = io，i日+1，. . .，i日+Nr-I，i日为距离单元捜索 起点，Nr为捜索距离单元的总个数； 222) 第2层化r循环:遍历捜索方位单元j，j = jo，jo+1，. . .，jo+Ne-1，jo为方位单元捜索 起点，Ne为捜索距离单元的总个数； 223) 如果Rs(j，i，l)等于0,回到第222)步;否则进入下一步； 224) 定义一个Nv X Na的元胞数组S; 225) 第3层化r循环:遍历捜索径向速度步进数k，k= 1，2. . .，Nv，遍历所有k，Nv为捜索速 度步进的总个数，Nv=;round(V-max/ A V) X化1; 226) 第4层化r循环:遍历捜索径向加速度步进数t，t = 1，2... ,Na,Na为捜索加速度步进 的总个数，Na = :round(a-max/Aa)X化l; 227) 定义为一个3 X I的矩阵F，初始化时元素全为0; 228) 第5层化r循环:雷达扫描帖号U循环，U=I，2,--，1，遍历所有u; 捜索的速度为:Vu = V-max+化-1) ? T ? Av 捜索的加速度为:au = a-max+(t-l) ? T ? Aa 对应的距离为：C, = A;w' U',,'" ? 'r + ? 7Y，其中T为雷达量测数据周期； 对应的距离单元编号为:Nr = TOimd(。/ A P) 设置距离波口 ：Np= i-b: i+b，b为整数，其大小决定距离波口大小，若i《b，则Np= 1: i+ a,若+ " ，Wp。,,为距离捜索时的最大距离单元编号. 设置方位波口 ： Ne = j-a: j +a，a为整数，其大小决定的方位波口大小，若j《a，则化=1: j +a，若i ，^ = j - a:~为方位捜索时的最大方位单元编号； 找出第U帖雷达信号对应的信号矩阵中WRs (j，i，U)为中屯、的距离波口Np和方位波口化 内量测点能量最大值Po及其对应的角度编号Wa和距离单元编号-V&; 令F(l，u) = A,,巧中知为第斬个角度单元中屯、对应的角度； 令F (2, U) = r，其中成为第吃。个距离单元对应的距离. 化 令 F(3，l)=F(3，l)+P〇; 229) 第5层化r循环结束； 2210) 令 S{k，t}=F; 2211) 第4层化r循环结束； 2212) 第3层化r循环结束； 2213) 找出矩阵S中每个元素中矩阵F的元素 F(3，l)的最大值和对应k和t，假设找到的 最大点Pi,对应的k和t分别为ki和ti，令 E(j,i)=Pi 并根据ki、ti计算出对应的径向速度、径向加速度 Vr(j，i)=V-max+化广 1) ? Av 曰r(j，i)=曰-max+(t广 1) ? A曰 2214) 第2层化r循环结束； 2215) 第1层化r循环结束。3.根据权利要求1所述的多项式化U曲变换的高超声速目标TBD检测方法，其特征在于 步骤（四）中多项式化U曲变换的高超声速目标T抓检测方法，在雷达距离量测模糊时具体分 为W下步骤： (3 1 )捜索参数初始化，确定速度步进A V，速度捜索的起点V-max，速度捜索数目Nv，加速 度步进A a，加速度捜索的起点a-max ; (32)利用5层for循环，实现对I个扫描周期的目标能量积累； 321) 第1层化r循环:遍历捜索距离单元i，i = io，io+l，. . .，io+Nr-l，i日为距离单元捜索 起点，Nr为捜索距离单元的总个数； 322) 第2层化r循环:遍历捜索方位单元j，j = jo, jo+1, . . .，jo+Ne-1，jo为方位单元捜索 起点，Ne为捜索距离单元的总个数； 323) 如果Rs(j，i，1)等于0，回到第222)步;否则进入下一步； 324) 定义一个Nv X Na的元胞数组S; 325) 第3层化r循环:遍历捜索径向速度步进数k，k= 1，2. . .，Nv，遍历所有k，Nv为捜索速 度步进的总个数，Nv=;round(V-max/ A V) X化1; 326) 第4层化r循环:遍历捜索径向加速度步进数t，t = 1，2... ,Na,Na为捜索加速度步进 的总个数，Na = round (a -max/ A a) X 2 + 1 ； 327) 定义为一个3 X I的矩阵F，初始化时元素全为0; 328) 第5层化r循环:雷达扫描帖号U循环，U=I，2,--，1，遍历所有u; 捜索的速度为:Vu = V-max+化-1) ? T ? Av 捜索的加速度为:au = a-max+(t-l) ? T ? Aa 对应的距离为:= Ar ? /1? 7' + (W ? 7')'-，其中T为雷达量测数据周期； 如果令ru = rem(ru，Rmax)+Rmax，其中Rmax为最大不模糊距离； 如果。>〇,令ru = rem(;ru，Rmax)，函数rem(A，B)表示取A除Wb后的余数； 对应的距离单元编号为:Nr = round(;ru/ A P) 设置距离波口 ：Np=i-b:i+b，b为整数，其大小决定距离波口大小，若i《b，则Np=l:i+ a,若z' + ?>iVp。,，W/, ，Wp胃为距离捜索时的最大距离单元编号. 设置方位波口 ：Ne = j-a:j+a，a为整数，其大小决定的方位波口大小，若j《a，则化=l:j +a,若+ ^ 为方位捜索时的最大方位单元编号. 找出第U帖雷达信号对应的信号矩阵中WRs(j，i，u)为中屯、的距离波口 Np和方位波口化 内量测点能量最大值Po及其对应的角度编号jV/*,和距离单元编号Wa; 令F (1，U)二房心巧中斬为第.?个角度单元中屯、对应的角度； 令^2, U)=。。,巧中^为第个距离单元对应的距离； 令 F(3，l)=F(3，l)+P〇; 329) 第5层化r循环结束； 3210) 令 S{k，t}=F; 3211) 第4层化r循环结束； 3212) 第3层化r循环结束； 3213) 找出矩阵S中每个元素中矩阵F的元素 F(3，l)的最大值和对应k和t，假设找到的 最大点Pi,对应的k和t分别为ki和ti，令 E(j,i)=Pi 并根据ki、11计算出对应的径向速度、径向加速度 Vr(j,i)=V-max+化广 1) ? Av 出'04)=3-1113^+(1:广 1) ? A曰 3214) 第2层化r循环结束； 3215) 第1层化r循环结束。
【文档编号】G01S13/58GK105911542SQ201610524075
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年7月4日
【发明人】吴巍, 王国宏, 谭顺成, 于洪波
【申请人】中国人民解放军海军航空工程学院