密集转发式干扰环境下的机载雷达地面动目标检测方法

摘要

本发明属于机载雷达杂波和干扰抑制技术领域，特别涉及密集转发式干扰环境下的机载雷达地面动目标检测方法。该密集转发式干扰环境下的机载雷达地面动目标检测方法包括以下步骤：机载雷达的接收阵列在对应方向接收到对应的回波信号，根据机载雷达每个方向接收的回波信号，在多普勒清晰区对应的多普勒通道范围之内，进行对应的恒虚警检测，得到对应的恒虚警检测结果；根据各个恒虚警检测结果，得出转发式干扰信号的波达方向；然后得出转发式干扰信号的空域导向矢量；根据转发式干扰信号的空域导向矢量，得出地面动目标信号幅度的最大似然估计；根据地面动目标信号幅度的最大似然估计，对地面动目标进行检测。

主权项

密集转发式干扰环境下的机载雷达地面动目标检测方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：利用机载雷达向多个方向发射信号，机载雷达的接收阵列在对应方向接收到对应的回波信号，所述机载雷达的接收阵列为由M个阵元组成的均匀线阵；S2：确定多普勒清晰区对应的多普勒通道范围；根据机载雷达每个方向接收的回波信号，在多普勒清晰区对应的多普勒通道范围之内，进行对应的恒虚警检测，得到对应的恒虚警检测结果；判断各个恒虚警检测结果是否满足以下条件：在同一方向出现多个旁瓣目标；如果是，则出现多个旁瓣目标的方向为转发式干扰信号的波达方向；根据得出的转发式干扰信号的波达方向，得出转发式干扰信号的空域导向矢量；具体地，对于机载雷达在任一个方向接收到的回波信号，机载雷达在一个相干处理间隔内接收的脉冲数为P；其中，机载雷达的M个阵元接收到的第k个脉冲的信号表示为x_k，k取1至P；则将x_k表示为如下信号模型：x_k＝Sa+e_k其中，S＝[s_k,i_k]，s_k为地面动目标信号的空域导向矢量，i_k为转发式干扰信号的空域导向矢量；a＝[a_t,a_i]^T，a_t为地面动目标信号的幅度，a_i为转发式干扰信号的幅度；e_k表示杂波加噪声的数据矢量；则将机载雷达的M个阵元接收到P个脉冲的信号表示为X：X＝[x₁,...,x_k,...,x_P]；得出机载雷达的M个阵元接收到P个脉冲的和通道数据b，其中，H表示矩阵的共轭转置，θ_m表示机载雷达的对应的发射信号方向，且有：$s_a\left({\theta }_m\right)=\frac{\exp \left(j2{\mathrm{\pi d\psi }}_M^T\frac{{\mathrm{cos\theta }}_m}{\lambda }\right)}{\sqrt{M}}$其中，ψ_M＝[0,1,…,M‑1]，T表示矩阵的转置，d为机载雷达的接收阵列的阵元间距，λ为机载雷达的发射信号的波长；对所述和通道数据b进行傅里叶变换，得到对应的多普勒域数据所述多普勒域数据有P个多普勒通道；然后确定多普勒清晰区对应的多普勒通道范围Ω：$\Omega =[ceil\left(\frac{2v(P-2)}{{\mathrm{\lambda f}}_r}\right),floor(P-\frac{2v(P-2)}{{\mathrm{\lambda f}}_r})]$其中，v表示载机速度，f_r为雷达发射信号的脉冲重复频率，ceil(·)表示进行向上取整，floor(·)表示进行向下取整，针对Ω中的每个整数，进行对应的恒虚警检测；针对Ω中的整数η进行对应的恒虚警检测包括以下步骤：所述多普勒域数据的第η个多普勒通道输出根据进行对应的恒虚警检测，如果则多普勒域数据的第η个多普勒通道检测出目标，否则，说明多普勒域数据的第η个多普勒通道未检测出目标，其中，表示的模，ξ为设定的恒虚警检测门限；其中，在对所述和通道数据b进行傅里叶变换的同时，对X进行傅里叶变换，得出对应的多普勒域数据在得出的转发式干扰信号的波达方向表示为θ_i，则转发式干扰信号的空域导向矢量为s_a(θ_i)，或者为协方差矩阵R_i最大特征值对应的特征向量；其中，$s_a\left({\theta }_i\right)=\frac{\exp \left(j2{\mathrm{\pi d\psi }}_M^T\frac{{\mathrm{cos\theta }}_i}{\lambda }\right)}{\sqrt{M}}$R_i表示干扰信号的协方差矩阵，E[·]表示矩阵的期望，为的第η列组成的列向量；S3：根据转发式干扰信号的空域导向矢量，得出地面动目标信号幅度的最大似然估计；根据地面动目标信号幅度的最大似然估计，对地面动目标进行检测；具体地，将杂波加噪声的协方差矩阵表示为R：H表示矩阵的共轭转置，E[·]表示矩阵的期望；则根据以下公式得出地面动目标角度的最大似然估计θ_tML：${\theta }_{tML}=\underset{{\theta }_t}{\arg }\max G\left({\theta }_t\right)$$G\left({\theta }_t\right)=x_k^H{R}^{-1}S{\left(S^H{R}^{-1}S\right)}^{-1}{S}^H{R}^{-1}{x}_k$其中，θ_t表示地面动目标信号的波达方向，S为θ_t的函数；在得出θ_tML之后，按照以下公式计算地面动目标信号幅度的最大似然估计a_tML：$a_{tML}=\frac{\left(s_{ai}^H{R}^{-1}{s}_{ai}{s}_{at}^H-s_{at}^H{R}^{-1}{s}_{ai}{s}_{ai}^H\right)R^{-1}{x}_k}{s_{at}^H{R}^{-1}{s}_{at}{s}_{ai}^H{R}^{-1}{s}_{ai}-s_{at}^H{R}^{-1}{s}_{ai}{s}_{ai}^H{R}^{-1}{s}_{at}}$其中，s_ai＝s_a(θ_i)，s_at＝s_a(θ_tML)，且s_a(θ_tML)为：$s_a\left({\theta }_{tML}\right)=\frac{\exp \left(j2{\mathrm{\pi d\psi }}_M^T\frac{{\mathrm{cos\theta }}_{tML}}{\lambda }\right)}{\sqrt{M}};$然后，以地面动目标信号幅度的最大似然估计a_tML作为检测量，实现对地面动目标的检测。