一种基于二相编码信号星载测量雷达的高速目标探测方法与流程

本发明涉及星载测量雷达信号处理，具体为一种基于二相编码信号星载测量雷达的高速目标探测方法。

背景技术：

1、随着空间科学领域应用场景的逐渐复杂，对卫星载荷的目标探测能力提出了越来越高的要求，不仅要求载荷能够探测低速运动目标，对高速运动目标的探测需求也变得日益凸显。

2、二相编码信号具有良好的自相关特性，但是对运动目标的多普勒频率较为敏感。随着目标运动速度的增加，接收的二相编码回波信号极易与匹配滤波器失配，会造成脉冲压缩效果急剧恶化，从而无法对目标进行有效探测。在dsp和fpga架构下，由dsp实时计算相位增量，由fpga根据dsp计算的相位增量对二相编码回波信号进行多普勒补偿，可以有效解决二相编码信号对高速目标的回波信号进行脉冲压缩时与匹配滤波器失配的问题，这为星载测量雷达使用二相编码信号探测高速目标提供了理论上的可能性。

3、根据上述理论，使用二相编码信号的星载测量雷达能否探测到高速目标的关键在于在目标探测的过程中是否能够使用正确的目标速度计算相位增量并对目标回波进行有效的多普勒补偿，使用什么样的速度计算相位增量就能对运动速度在该速度附近的目标回波进行有效脉压，就能够有效探测运动速度在该速度附近的目标，但是，对于非合作目标，目标速度信息未知，在目标探测过程中对目标回波进行有效的多普勒补偿就变得十分困难，因此如何围绕这一理论设计出一种基于二相编码信号星载测量雷达的高速目标探测方法，对于使用二相编码信号体制的星载测量雷达进行空间目标的全自主探测具有十分重要的应用价值和现实意义。

4、可以理解的是，上述陈述仅提供与本发明有关的背景技术，而并不必然地构成现有技术。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种基于二相编码信号星载测量雷达的高速目标探测方法，能够有效解决二相编码信号体制的星载测量雷达对高速目标的探测问题，使星载测量雷达不再需要其他系统提供的引导信息，可实现星载测量雷达对非合作目标的自主探测；且本发明对雷达体制没有要求，只要是使用二相编码信号的星载测量雷达，不论是相控阵体制还是机扫体制均可适用，适用范围广。

2、为了达到上述目的，本发明提供了一种基于二相编码信号星载测量雷达的高速目标探测方法，具体包含以下步骤：

3、s1、对目标的探测过程进行阶段划分；

4、s2、根据雷达探测距离要求进行距离段划分，得到多个距离模式，并确定需要距离解模糊处理的距离模式；

5、s3、根据雷达测速要求对速度进行分档，通过构建速度补偿数组的形式实现速度分档，得到多个速度档位，通过选用速度补偿数组中不同的元素实现速度档位的选择；

6、s4、确定全距离模式搜索时，距离模式选择的优先级；以及确定全速度档位搜索时，速度档位选择的优先级；

7、s5、分别制定各距离模式的搜索策略及搜索转跟踪策略；

8、s6、制定目标搜索阶段对目标回波做多普勒补偿计算相位增量时速度的选择及更新策略；

9、s7、制定目标跟踪阶段对目标回波做多普勒补偿计算相位增量时速度的选择及更新策略；

10、s8、对目标持续跟踪测量并得到目标信息。

11、进一步的，所述的s1中，通过星载测量雷达将目标的整个探测过程分为目标搜索和目标跟踪两个阶段，目标搜索阶段主要负责发现并截获空域内的目标，目标跟踪阶段则将雷达波束始终锁定目标，对目标进行跟踪测量并输出目标测量信息。

12、其中，根据是否满足转跟踪条件判定是否从目标搜索阶段转为目标跟踪阶段。

13、进一步的，所述目标搜索阶段转为目标跟踪阶段的条件为：是否连续10帧内出现6帧对目标的连续截获。

14、进一步的，所述的s2中，具体包含以下步骤：

15、s21、根据对雷达探测距离的要求，从最近探测距离到最远探测距离划分为若干个距离段，每个距离段对应一个距离模式；

16、s22、结合每个距离段的不模糊距离和雷达最远作用距离，确定会受距离模糊影响的距离模式；

17、s23、对上述s22中得到的会受距离模糊影响的距离模式，确定为需要进行距离解模糊处理，并将所有需要进行距离解模糊处理的距离模式统称为近距模式，将不需要进行距离解模糊处理的距离模式统称为远距模式。

18、进一步的，所述的s3中，以雷达测速要求的速度下限作为速度补偿数组的第一个元素，并按照后一个元素比前一个元素增加20m/s的要求依次生成后续元素，当生成的某个元素与测速要求上限的差值在20m/s以内时，将此元素作为速度补偿数组的最后一个元素。

19、进一步的，所述的s4中，优先级的原则为：优先搜索危险程度更高的目标。

20、进一步的，所述的s5中，将雷达指定的搜索空域划分为若干波位，对其中的每个波位编码并按照编码顺序依次对每个波位进行搜索；在目标搜索过程中，当在某个波位截获目标时，不论当前的距离模式是否需要距离解模糊，均将波束指向停在当前波位进行目标确认。

21、进一步的，所述的s6中，使用和目标速度相匹配的补偿速度计算相位增量并对目标回波进行有效的多普勒补偿。

22、进一步的，所述的s7中，在目标跟踪阶段，制定计算相位增量时速度的选择及更新策略需要分三个阶段：

23、s71、进入目标跟踪阶段后且测出目标速度的前；

24、s72、测出目标速度后且稳定跟踪过程中；

25、s73、跟踪过程中距离模式切换后的一段时间内。

26、其中，所述的s71中，做多普勒补偿时计算相位增量使用的速度与转跟踪之前目标搜索阶段做多普勒补偿时计算相位增量所使用的速度保持一致。

27、其中，所述的s72中，若当前测量出的目标真实速度相对于当前做多普勒补偿时计算相位增量使用的速度的变化量没有超过设置的速度变化门限，则不对做多普勒补偿时计算相位增量使用的速度进行更新；否则，用当前测量出的目标真实速度对做多普勒补偿时计算相位增量使用的速度进行更新。

28、其中，所述的s73中，为防止距离模式切换后使用新距离模式下计算出的错误的目标速度做多普勒补偿进而造成回波数据脉压失效、丢失目标的情况，则在稳定跟踪阶段且距离模式切换后的一段时间内，不对做多普勒补偿时计算相位增量使用的速度进行更新；待确定新距离模式下计算出的目标速度稳定后，使用新距离模式下计算出的目标真实速度更新多普勒补偿时计算相位增量使用的速度值。

29、综上所述，与现有技术相比，本发明一种基于二相编码信号星载测量雷达的高速目标探测方法具有以下有益效果：

30、(1)本发明提供了一种基于二相编码信号的高速目标探测方法，可有效解决二相编码信号体制的星载测量雷达对高速目标的探测问题；

31、(2)本发明可使星载测量雷达不再需要其他系统提供的引导信息，可实现星载测量雷达对非合作目标的自主探测；

32、(3)本发明设计变重频解距离模糊操作，可以有效避免星载测量雷达目标探测过程中受距离模糊的影响；

33、(4)本发明能够让星载测量雷达的测速能力可调节，通过修改速度补偿数组元素的内容和个数，即可在一定程度上改变雷达对目标速度探测能力的上限和下限，操作简单，实现方便；

34、(5)本发明对雷达体制没有要求，只要是使用二相编码信号的星载测量雷达，不论是相控阵体制还是机扫体制均可适用，适用范围广。