一种基于多普勒速度补偿的海面目标帧间积累方法与流程

本发明属于雷达目标检测技术领域，特别涉及中远程对海探测雷达在海杂波背景下的慢速起伏目标检测方法。

背景技术：

海杂波背景下的目标检测问题一直是雷达领域研究的热点问题，特别是对于低转速、低重频的中远程对海探测雷达，近程海杂波抑制和远程目标稳定发现一直是难点问题。由于中远程对海探测雷达的重频低且海面目标速度较慢，目标与海杂波的多普勒谱混叠较为严重，难以在多普勒通过频域选择的手段抑制海杂波；并且中远程对海探测雷达一般天线转速较慢，通过扫描间积累的方式虽然可以抑制海杂波，但是由于目标跨距离单元造成了目标积累损失；因此，常用的多普勒滤波和帧间积累方法难以适用于中远程对海探测雷达。此外，由于远距离目标的起伏较为严重，使得中远程对海探测雷达难以稳定的发现远距离起伏目标。

技术实现要素：

为解决中远程对海探测雷达面临的海面目标的多普勒滤波问题和多帧积累的目标时域相关性问题，本发明基于中远程对海探测雷达提出了一种基于多普勒速度补偿的海面目标帧间积累方法，可有效抑制近程海杂波，并且可有效改善远距离目标的稳定发现能力。

本发明结合多普勒滤波和扫描帧间积累两种方法，首先通过动目标检测获取通道的多普勒速度信息，然后通过多普勒速度信息实现目标跨周期的运动补偿，然后通过帧间积累平滑海杂波，最后通过恒虚警检测完成目标检测，实现过程如下：

步骤1：动目标检测；接收雷达原始iq数据，按照相关脉冲个数对雷达原始iq数据进行n点fft-mtd处理，得到n个mtd通道输出；

步骤2：初始周期判定；如果当前为第一个天线周期，转步骤3，否则转步骤4。

步骤3：积累初始化；将第一个天线周期的mtd输出初始化为n个积累矩阵，转步骤6。

步骤4：速度补偿；将当前n个积累矩阵按照对应mtd通道的多普勒速度大小、多普勒速度方向、天线周期沿距离向位移，得到速度补偿后的n个积累矩阵。

步骤5：帧间积累；将当前mtd的n个通道输出和补偿后的n个积累矩阵按照一定的比例系数对应相加，得到n个新的积累矩阵。

步骤6：恒虚警检测；对n个积累矩阵进行恒虚警检测得到n个通道的过门限数据。

步骤7：取大输出；n个通道的过门限数据取大输出，接收下一周期雷达原始iq数据，转步骤1。

本发明的有益效果如下：

1.本发明针对海杂波引起的虚警问题，利用帧间积累实现海杂波的去相关，并且通过多普勒速度信息进行距离补偿，降低由目标运动引起的目标积累损失。

2.本发明针对起伏目标周期间回波不稳定问题，利用多普勒速度补偿的帧间积累手段，实现目标回波的视频级外推，降低由回波起伏导致的目标漏检。

附图说明

图1是本发明一种基于多普勒速度补偿的海面目标帧间积累方法的处理流程示意图。

图2是本发明一种基于多普勒速度补偿的海面目标帧间积累方法中帧间积累的示意图。

具体实施方式

本发明一种基于多普勒速度补偿的海面目标帧间积累方法处理流程示意图如图1所示，结合实施例，具体实施方式如下：

步骤1：动目标检测；

接收第i个雷达原始iq数据iq_data(i)，按照相关脉冲个数对iq_data(i)进行n点fft-mtd处理，得到n个mtd通道输出mtd_out(i,n)，其中n＝1,2,...n，下同；

步骤2：初始周期判定；

如果为第一个天线周期，即i＝1，转步骤3，否则转步骤4。

步骤3：积累初始化；

将第一个天线周期的mtd输出mtd_out(i,n)初始化为n个积累矩阵，即accdata(n)＝mtd_out(i,n)；转步骤6。

步骤4：速度补偿；

将当前n个积累矩阵按照对应mtd通道的多普勒速度v(n)和天线周期t沿距离向位移v(n)·t，得到速度补偿后的n个积累矩阵，即accdata(n)＝accdata(n)>>v(n)·t。

步骤5：帧间积累；

将当前mtd的n个通道输出mtd_out(i+1,n)和accdata(n)按照一定的比例相加，得到n个新的积累矩阵，即accdata(n)＝α·accdata(n)+(1-α)mtd_out(i+1,n)。

步骤6：恒虚警检测；

对n个积累矩阵accdata(n)分别进行单元平均恒虚警检测得到n个通道的过门限数据cfar_out(n)。

步骤7：取大输出；

对n个通道的过门限数据cfar_out(n)取大输出，即det_out＝max(cfar_out(n))；接收第i+1周期雷达原始iq数据iq_data(i+1)，转步骤1。

技术特征：

1.一种基于多普勒速度补偿的海面目标帧间积累方法，其特征在于：

步骤1：动目标检测：接收雷达原始iq数据，按照相关脉冲个数对雷达原始iq数据进行n点fft-mtd处理，得到n个mtd通道输出；

步骤2：初始周期判定：如果当前为第一个天线周期，转步骤3，否则转步骤4；

步骤3：积累初始化：将第一个天线周期的mtd输出初始化为n个积累矩阵，转步骤6；

步骤4：速度补偿：将当前n个积累矩阵按照对应mtd通道的多普勒速度大小、多普勒速度方向、天线周期沿距离向位移，得到速度补偿后的n个积累矩阵；

步骤5：帧间积累：将当前mtd的n个通道输出和补偿后的n个积累矩阵按照一定的比例相加，得到n个新的积累矩阵；

步骤6：恒虚警检测：对n个积累矩阵进行恒虚警检测得到n个通道的过门限数据；

步骤7：取大输出：n个通道的过门限数据取大输出，接收下一周期雷达原始iq数据，转步骤1。

技术总结
本发明涉及一种基于多普勒速度补偿的海面目标帧间积累方法，主要解决低转速、低重频的中远程对海探测雷达在海杂波背景下抗杂波能力不足和远程目标检测性能不稳定等问题。本发明结合多普勒滤波和扫描帧间积累两种方法，首先通过动目标检测获取通道的多普勒速度信息，然后通过多普勒速度信息实现目标跨周期的运动补偿，然后通过帧间积累平滑海杂波，最后通过恒虚警检测完成目标检测。本发明解决了中远程对海探测雷达面临的海面目标的多普勒滤波问题和多帧积累的目标时域相关性问题，可有效抑制近程海杂波，并且可有效改善远程起伏目标的稳定发现能力。

技术研发人员：张玉涛;匡华星;陆翔;丁春
受保护的技术使用者：中国船舶重工集团公司第七二四研究所
技术研发日：2020.09.29
技术公布日：2021.01.05