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长时间积累下雷达高速目标检测算法综述

遥测遥控 2024年第2期45卷 89-98页

作者：徐环尚尚石依山江苏科技大学海洋学院镇江212000

隐身技术与高速飞行器的发展给雷达探测目标带来了严峻挑战,而长时间积累技术就是在信号处理领域帮助雷达进行目标检测时提高信噪比的一种有效方法。对于高速高机动目标而言,信号在长时间累积中会在距离域和多普勒域引起跨距离单元走动... 详细信息

隐身技术与高速飞行器的发展给雷达探测目标带来了严峻挑战,而长时间积累技术就是在信号处理领域帮助雷达进行目标检测时提高信噪比的一种有效方法。对于高速高机动目标而言,信号在长时间累积中会在距离域和多普勒域引起跨距离单元走动和跨多普勒单元走动问题。“两跨”问题会严重影响积累增益,传统的MTD(Moving Target Detection,运动目标检测)方法已经无法对信号进行能量累积。为了解决“两跨”问题,提高雷达对高速目标的探测性能,近些年已涌现很多方法,本文将依据目标运动模型把长时间积累下分为径向匀速运动下的长时间积累、径向加速运动下的长时间积累、径向高阶复杂运动下的长时间积累三类进行分析,对相应模型下的“两跨”问题与解决方法进行综述和总结,意在为后续研究提供参考。

关键词：长时间积累距离走动多普勒走动目标检测

基于Radon-MDCFT的空间高速机动目标检测与参数估计方法

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系统工程与电子技术 2016年第3期38卷 493-500页

作者：吴仁彪马頔李海中国民航大学天津市智能信号与图像处理重点实验室天津300300

提出一种基于Radon-修正离散线性调频傅里叶变换(Radon-modified discrete chirp Fourier transform,RMDCFT)的空间高速机动目标检测与参数估计的方法。该方法在目标运动参数范围内进行搜索,将目标数据从距离单元-慢时间域中取出并进行... 详细信息

提出一种基于Radon-修正离散线性调频傅里叶变换(Radon-modified discrete chirp Fourier transform,RMDCFT)的空间高速机动目标检测与参数估计的方法。该方法在目标运动参数范围内进行搜索,将目标数据从距离单元-慢时间域中取出并进行相应匹配变换处理,在补偿回波数据相位并进行相参积累以用于目标检测的基础上同时得到目标速度和加速度的估计结果。该方法能同时对距离徙动和多普勒走动进行校正,并可在脉冲数有限和低信噪比下有效地检测到空间高速机动目标并获得较好的参数估计结果。仿真结果和对所提方法的输出信噪比表达式的数学推导结果证明了所提方法的有效性。

关键词：空间目标距离徙动多普勒走动目标检测参数估计

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微弱目标积累检测的包络移动补偿方法

电子学报 2000年第12期28卷 56-59,55页

作者：王俊张守宏西安电子科技大学雷达信号处理重点实验室西安710071

利用长时间信号积累来提高低信噪比对微弱运动目标检测的性能是一种有效方法 .在积累过程中目标回波有可能越距离单元走动 ,因此包络时延补偿是实现信号积累的首要问题 .本文利用相控阵雷达可提供的波束驻留方式 ,提出一种基于距离拉伸... 详细信息

利用长时间信号积累来提高低信噪比对微弱运动目标检测的性能是一种有效方法 .在积累过程中目标回波有可能越距离单元走动 ,因此包络时延补偿是实现信号积累的首要问题 .本文利用相控阵雷达可提供的波束驻留方式 ,提出一种基于距离拉伸和时频分析的包络移动补偿方法 .该方法利用距离拉伸将不同单元中的目标回波作为暂态信号 ,通过时频联合处理来进行运动补偿和匹配相参积累 ,适用于存在越多普勒分辨单元走动的情况 .给出了检测器的实现框图并进行了性能分析 .仿真结果及对实测数据的处理验证了该方法的有效性 .

关键词：微弱信号检测距离走动多普勒走动运动补偿

基于STAP的空中机动目标检测方法与仿真研究

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系统仿真学报 2013年第4期25卷 693-698页

作者：李海王冬梅吴仁彪中国民航大学天津市智能信号与图像处理重点实验室天津300300 中国民航西南地区空中交通管理局成都610202

由于机动目标回波的多普勒频率随时间变化(即发生多普勒走动),因此常规的空时自适应处理(Space-Time Adaptive Processing,STAP)方法对于这类目标的检测效果很差。提出了一种基于修正匹配滤波器的空中机动目标检测方法,该方法首先通过... 详细信息

由于机动目标回波的多普勒频率随时间变化(即发生多普勒走动),因此常规的空时自适应处理(Space-Time Adaptive Processing,STAP)方法对于这类目标的检测效果很差。提出了一种基于修正匹配滤波器的空中机动目标检测方法,该方法首先通过子空间投影抑制杂波,然后采用修正的匹配滤波器对目标的多普勒走动项进行补偿,能够在目标存在多普勒走动的情况下,获得满意的动目标检测结果。仿真结果表明,该方法能够增强机载雷达对空中机动目标的检测能力。

关键词：机动目标机载雷达空时动目标检测多普勒走动

基于Keystone变换与Dechirping补偿的雷达运动目标检测跟踪算法研究

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航空兵器 2019年第6期26卷 17-21页

作者：陈杰赵英潇吴琪张月国防科技大学ATR重点实验室

对目标回波信号进行长时间积累,是在不对雷达硬件系统进行升级改造的情况下,提高回波信噪比及雷达系统探测能力的低成本实现方法。本文主要对目标沿雷达径向匀加速运动时导致的距离徙动和多普勒走动问题进行研究,提出了基于Keystone变换... 详细信息

对目标回波信号进行长时间积累,是在不对雷达硬件系统进行升级改造的情况下,提高回波信噪比及雷达系统探测能力的低成本实现方法。本文主要对目标沿雷达径向匀加速运动时导致的距离徙动和多普勒走动问题进行研究,提出了基于Keystone变换和Dechirping补偿的积累算法。在没有先验信息的情况下通过Keystone变换实现包络对齐,而后利用对加速度进行搜索补偿,来补偿多普勒走动以提高雷达积累增益。最后基于AR模型的卡尔曼滤波算法实现机动目标的跟踪。利用空天杯比赛数据可以证明算法在检测微弱运动目标方面的优势。

关键词：长时间积累距离徙动多普勒走动 Keystone变换 Dechirping补偿

利用改进频域补偿和分数阶Fourier变换的多帧相参TBD方法

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信号处理 2015年第11期31卷 1510-1517页

作者：李海马頔卢晓光中国民航大学天津市智能信号与图像处理重点实验室天津300300

天基雷达接收到空间高速机动目标的多帧回波数据,针对如何利用多帧回波数据对空间目标进行参数估计的问题,本文提出一种利用改进频域补偿和分数阶Fourier变换的多帧相参TBD方法。该方法利用改进的频域补偿法将各帧数据中出现距离徙动的... 详细信息

天基雷达接收到空间高速机动目标的多帧回波数据,针对如何利用多帧回波数据对空间目标进行参数估计的问题,本文提出一种利用改进频域补偿和分数阶Fourier变换的多帧相参TBD方法。该方法利用改进的频域补偿法将各帧数据中出现距离徙动的目标回波信号校正到一个距离单元内,接着在补偿由于不同数据帧带来的固有相位差基础上对一个距离单元内的目标回波数据进行分数阶Fourier变换而用于目标参数估计。该方法充分利用多帧回波数据间的相位信息,避免了常规检测前跟踪方法由于帧间非相参积累所导致的能量积累损失的问题,本文方法能够在低信噪比的情况下获得较高的目标参数估计性能。仿真结果验证了所提方法的有效性。

关键词：多帧相参积累空间目标距离徙动多普勒走动参数估计

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高速目标的长时间相参积累算法研究

高速目标的长时间相参积累算法研究

作者：杨宇超哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

为了实现雷达对空中飞行的弱小目标的探测,我们一般采用增加雷达照射时间的方法来提高雷达信号回波的信号与噪声的比值。而雷达照射时间的增长意味着积累回波脉冲数的增加,这有利于提高雷达对于微弱目标的检测能力。而保留目标相位信息... 详细信息

为了实现雷达对空中飞行的弱小目标的探测,我们一般采用增加雷达照射时间的方法来提高雷达信号回波的信号与噪声的比值。而雷达照射时间的增长意味着积累回波脉冲数的增加,这有利于提高雷达对于微弱目标的检测能力。而保留目标相位信息并对其加以利用的相参积累是显著提高雷达回波信号噪声之比的常用手法。然而,随着具有高速高机动性飞行目标的不断出现,距离徙动和多普勒徙动这两种现象会严重的导致雷达回波积累增益的降低,进而降低雷达的探测性能。传统的动目标检测算法由于无法校正距离走动与多普勒走动而失效。本文针对上述的问题,研究了具有距离校正与多普勒相位补偿能力的高速目标长时间相参积累算法,按照目标回波模型的不同,本论文主要工作和贡献可分为以下几个部分:1、针对线性距离走动匀加速运动目标,本文研究了具备有一阶距离走动校正能力的基于修正的坐标轴旋转变换与分数阶傅立叶变换（MAR-FrFT）和基于Keystone变换和高阶模糊函数（KTHAF）的相参积累算法,进而完成了对这类目标信号回波的相参积累与参数估计。针对雷达探测区域内存在多个目标的场景,研究了两种具有能够处理多目标场景能力的基于洁净（CLEAN）处理的相参积累算法;同时,又针对二阶距离走动匀加速目标,本文研究了基于Radon变换的吕分布（RLVD）和基于Keystone变换和匹配滤波函数处理（KTMFP）的相参积累算法。2、针对线性距离走动变加速运动目标,本文研究了基于Keystone变换和广义去调频处理（KTGDP）、基于Keystone变换和三阶相位函数（KTCPF）和基于Keystone变换和相参积累型广义三阶相位函数（KTCIGCPF）的相参积累算法;同时针对高阶距离走动变加速运动目标,本文研究了基于广义Keystone变换和广义去调频处理（GKTGDP）和迭代相邻互相关函数（ACCF）的相参积累算法。3、针对任意高阶机动目标,本文先研究了 GRFT相参积累算法,并针对GRFT算法存在的计算复杂度过高与盲速旁瓣问题,进一步研究了基于时间序列翻转与特殊的广义Radon傅立叶变换（TRT-SGRFT）的积累算法。该算法通过时间序列翻转和多维度联合搜索的方法完成了对任意阶目标运动参数的估计与能量积累,有效提高了目标的积累性能,并抑制了交叉项的干扰,在目标检测性能与计算量之间取得了良好的平衡。

关键词：长时间相参积累参数估计高速机动目标距离走动多普勒走动

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弱目标信号检测中的距离多普勒补偿算法研究

弱目标信号检测中的距离多普勒补偿算法研究

作者：周森山杭州电子科技大学

学位级别：硕士

随着现代隐身技术的发展，微弱信号的检测已经成为预警雷达探测领域的热点和难点问题。目前，通常采用长时间脉冲积累技术，以时间换取能量，从而能够有效地提高微弱目标信噪比。然而积累过程中回波信号可能会跨越多个距离单元、多个多... 详细信息

随着现代隐身技术的发展，微弱信号的检测已经成为预警雷达探测领域的热点和难点问题。目前，通常采用长时间脉冲积累技术，以时间换取能量，从而能够有效地提高微弱目标信噪比。然而积累过程中回波信号可能会跨越多个距离单元、多个多普勒单元，甚至还有可能发生跨波束走动，将导致信号能量严重扩散。对此本文在分析上述回波走动的基础上，提出了一种弱目标信号检测中的距离多普勒补偿算法。本文的主要研究工作和成果如下：（1）介绍了雷达信号检测领域中的一些基本理论，分析了两种常用的脉冲长时间积累技术，并针对近似匀速运动目标积累过程中出现的跨距离走动问题，提出了一种基于Keystone变换的距离校正算法，并从原理上分析了它的三种实现方式。（2）针对径向匀加速运动目标长时间脉冲积累产生的距离走动和多普勒走动问题，本文提出了一种改进的弱目标信号检测中的距离多普勒补偿算法。其中Keystone变换用于补偿信号距离单元走动，分数阶傅里叶变换（FractionalFourier Transform, FRFT）用于补偿信号多普勒走动，仿真分析表明，这种改进的算法能够有效的提高雷达机动弱目标的探测能力。（3）针对由目标遮蔽效应引起的常规恒虚警检测性能下降问题，本文提出了一种基于开关式的有序统计恒虚警(Switching Constant False Alarm Rate，S-CFAR)算法。它是根据检测单元的信息来选择合适的参考单元样本从而形成背景噪声的估计。仿真实验证明S-CFAR能够有效的抑制目标遮蔽效应，且在不同杂波背景下检测性能良好，计算量小。

关键词：长时间脉冲积累距离走动 Keystone变换多普勒走动 FRFT

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雷达信号长时间积累技术算法研究

雷达信号长时间积累技术算法研究

作者：李文韬电子科技大学

学位级别：硕士

为了提高对微弱目标的探测能力,雷达常采用长时间积累算法来提高回波信噪比。但对于高速机动目标,回波信号在长时间积累过程中会发生距离走动和多普勒走动,从而使传统的积累算法失效。因此,如何校正运动目标回波信号在长时间积累过程中... 详细信息

为了提高对微弱目标的探测能力,雷达常采用长时间积累算法来提高回波信噪比。但对于高速机动目标,回波信号在长时间积累过程中会发生距离走动和多普勒走动,从而使传统的积累算法失效。因此,如何校正运动目标回波信号在长时间积累过程中发生的距离走动和多普勒走动,实现其相干积累以发现微弱目标就显得尤为重要。针对以上问题,本文研究了三类机动目标的回波模型,并对不同回波模型提出了相应的长时间积累算法。本论文具体工作如下:(1)针对匀速运动目标在高速运动过程中回波信号会产生严重的距离走动问题,本文提出了KTP(Keystone and Parameter estimation)和KTR(Keystone and Radon)两种方法,分别在信号频域和时域实现对目标回波解模糊。仿真实验表明,两种算法都能有效校正目标回波的距离走动,实现目标回波的能量积累,与GKT算法相比,KTP算法在低信噪比环境下检测性能更好,KTR算法的运算复杂度明显降低。(2)匀加速运动目标在高速运动过程中回波也会发生距离走动,此外,目标的径向加速度还会造成多普勒走动。当距离分辨率不高时,径向加速度带来的距离弯曲(二阶距离走动)可以忽略,针对此种情况,提出了基于Keystone变换和SPF(Square Phase Function)的长时间积累算法,与二阶RFT算法相比,该算法在运算复杂度降低的情况下能达到比较精确的估计值。针对距离弯曲不能忽略的情况,提出了基于SKT和STR的长时间积累算法,该算法在不同的加速度条件下,都能实现目标回波能量的有效积累,与SKTRFT算法相比,不会产生盲速旁瓣。(3)针对变加速运动目标,存在着加速度和加加速度的特点,提出了一种基于KTR和PCPF的信号长时间积累算法。首先通过Keystone变换和Radon变换校正目标回波的线性距离走动,然后通过构造乘积型三阶相位函数(Product Cubic Phase Function)估计目标的径向加速度和径向加加速度并补偿回波的高阶相位,进而消除多普勒走动的影响,最后通过方位向的傅里叶变换进行能量积累。经过仿真实验证明,该算法能有效积累目标能量,与现有的KTCPF算法和GKTGDP算法相比,运算复杂度明显降低。

关键词：雷达探测长时间积累算法距离走动多普勒走动