地基雷达高速目标检测技术研究

摘要

随着高速飞行器的发展，高速目标检测问题成为了雷达领域的热门课题之一。由于目标的高速运动，导致在传统匹配滤波处理中参数失配，使得回波信号在相参积累过程中出现跨距离单元、跨多普勒单元现象，同时较高的切向速度会导致目标在积累时间内出现跨波束走动现象，信号能量不能得到有效积累，降低了高速目标的检测概率。 本文针对于地基雷达高速目标检测过程中出现的“三跨”问题，研究了高速目标相参积累算法。主要工作包括： 第一部分，建立了高速目标运动模型，研究了不同运动形式下的回波特性。分析比较了Keystone算法、包络插值移位算法、相邻互相关函数（ACCF）算法的距离走动校正性能，其中前两种算法在检测性能上占优，ACCF在运算量上占优。研究了Radon-Fourier算法、分数阶傅里叶变换算法、Dechirp算法的相参积累特性，RFT算法能同时校正距离和多普勒走动，但是具有较高盲速旁瓣，不利于检测，FRFT算法能实现目标的匹配积累，但是实现复杂，Dechirp算法实现简单，但需对参数进行穷举搜索，运算量大。 第二部分，在ACCF算法的基础上，提出了基于脉冲频域倒序相乘（RM）的高速目标检测方法，并针对于不同的运动模型，结合慢时间维积累算法提出了基于RM的匀高速目标检测方法、基于RM-SKT-FRFT的匀加速高速、变加速高速目标检测方法，并结合理论分析和仿真验证，证明了RM算法能够有效解决ACCF算法在距离走动校正过程中初始距离信息丢失的问题。 第三部分，提出了基于检测前跟踪（TBD）的高速目标检测方法，采用二阶卡尔曼滤波进行检测前跟踪，在单航迹内进行下一帧数据运动参数估计，将高速目标参数搜索的过程转变为航迹的搜索，降低了传统算法参数搜索的运算量，实现了高速目标的相参积累。 第四部分，针对于高速目标跨波束运动问题，给出了泛探雷达体制下高速目标检测方法，提出了泛探雷达CPI约束条件，研究了泛探雷达跨波束积累方法，并推导了高速目标比幅和差测角理论值。较好的解决了高速目标跨波束运动和比幅测角过程中角度变化问题。

目录

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主要缩写词术语表

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 全文主要内容及安排

第二章 高速目标相参积累检测理论基础

2.1 高速目标回波信号分析与建模

2.1.1 高速目标回波信号分析

2.1.2 高速目标回波信号仿真

2.2 距离走动补偿算法

2.2.1 包络插值移位补偿算法

2.2.2 Keystone算法

2.2.3 ACCF算法

2.2.4 算法比较

2.3 高速目标相参积累算法

2.3.1 RFT算法

2.3.2 FRFT算法

2.3.3 Dechirp算法

2.4 本章小结

第三章 基于脉冲频域倒序相乘的高速目标检测方法

3.1 基于RM的匀高速目标检测方法

3.1.1 算法原理描述

3.1.2 仿真验证

3.2 基于RM-SKT-FRFT的匀加速高速目标检测方法

3.2.1 算法原理描述

3.2.2 算法流程

3.2.3 仿真验证

3.3.1 算法原理描述

3.3.2 仿真验证

3.4 本章小结

第四章 基于检测前跟踪的高速目标检测方法

4.1 检测前跟踪技术

4.1.1 关键算法原理

4.1.2 算法实测数据验证

4.2 基于TBD的匀高速目标检测方法

4.2.1 算法描述

4.2.2 算法流程

4.2.3 算法仿真

4.3 基于TBD的匀加速高速目标检测方法

4.3.1 算法描述

4.3.2 算法流程

4.3.3 算法仿真

4.4 本章小结

第五章 泛探雷达高速目标积累检测方法

5.1 泛探雷达体制

5.2 泛探雷达高速目标回波信号CPI约束

5.2.1 基于检测性能要求的CPI约束

5.2.2 接收信号空间相参性约束

5.3 泛探雷达高速目标跨波束积累检测

5.3.1 泛探雷达跨波束抑制

5.3.2 泛探雷达跨波束相参积累

5.3.3 仿真验证

5.4 泛探雷达高速目标和差波束比幅测角

5.4.1 泛探雷达高速目标和差波束比幅测角

5.4.2 远程高速目标和差波束比幅测角

5.4.3 近程高速目标和差波束比幅测角

5.4.4 仿真验证

5.5 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 全文总结

6.2 未来工作展望

致谢

参考文献