一种基于脉组交错编排提高目标信噪比的扫描方法

摘要

本发明涉及一种基于脉组交错编排提高目标信噪比的扫描方法。该方法主要适用于海用相控阵雷达海杂波中的目标探测，发明的目的是为了解决舰载相控阵雷达目标检测中海杂波对低可探测慢起伏目标的淹没问题。通过脉组内的波束的交错编排，使得雷达的脉冲重复周期大于海杂波的相关时间，实现目标的回波相关而杂波去相关，最大限度的去除海杂波的相关性。该方法可以显著提高回波的信杂比，提高对低可探测目标的探测性。本发明在海面目标的探测方面具有广阔的应用前景。

说明书

技术领域

本发明属于相控阵雷达海面目标的探测技术，采用基于脉组交错技术对海杂波的去相关，实现对海面慢起伏弱小目标的探测。

背景技术

海杂波是否能有效抑制将严重影响在强海杂波背景下提取活动小目标的能力。杂波对雷达的干扰始终是一个严重问题，能否有效地控制环境杂波干扰是雷达系统性能能否充分发挥的支配因素。对于岸基或舰载雷达进行海面或低空目标探测来说，必须克服海杂波的影响。

探测目标的相关性表现为目标的起伏特性，典型的目标起伏分为4种类型，分为施威林1型、施威林2型、施威林3型、施威林4型，慢起伏目标的在一个天线的扫描周期内是相关的，通常在10秒以内。快起伏目标的相关时间很短，脉冲与脉冲间不相干。

海杂波的时间相关性又称为脉冲间相关性，是指雷达波束照射在指定距离分辨单元内，海杂波在时间上表现出的关联特性，它反映的是海杂波起伏变化快慢的特性。在一定时间内，海杂波是相关的，但随着时间的推移，海杂波的相关性逐渐减弱，直至非相关，从相关到非相关过程所需要的时间，称之为海杂波去相关时间。

时间相关特性反映了杂波的起伏特性，它是指单个雷达分辨单元上杂波在时间上表现出的关联性。散斑分量和调制分量具有不同的去相关时间,散斑分量的去相关时间为毫秒级，可以使用频率捷变去相关；而调制分量具有较长的去相关时间,通常不受频率捷变的影响。根据海面散射机理，在比较短的时间内,即当每个距离单元杂波回波信号的观测时间与调制过程的平均去相关时间相比很小时，任一个杂波分辨单元内的反射信号都是服从瑞利分布的，而每个分辨单元内的调制分量基本保持不变。回波信号的总体相关性表现为快变化的散斑成分的相关特性。

对于工作在X波段的对海探测雷达，有文献给出了一个近似计算海杂波去相关的表达式：

$t_c=\sqrt{\frac{ln(1-d)}{-0.012}}---\left(1\right)$

其中d代表杂波的去相关程度。比如，50％去相关则d的取值为0.5，计算可得去相关时间为7.6ms；若90％去相关则d的取值为0.90，计算可得去相关时间为13.8ms。

表1X波段去相关时间

间隔(ms)8910111213141516171819去相关度54％62％70％77％82％87％90％93％95％97％98％99％

传统的脉冲积累方法不能够有效地对海杂波进行抑制。这是因为脉冲的重复周期在0.1毫秒到1毫秒之间，此间隔内海杂波的相关性强，对目标进行积累的同时也将海杂波进行了积累。直接对这些相关的脉冲进行积累，海杂波与目标一样都会得到增强，并不能够实现对海杂波的抑制，提高目标检测性能，因此需要研究海杂波去相关方法。根据海杂波特性和去相关时间，目前常用的海杂波去相关的途径有：提高天线转速，扫描间去相关；发射脉冲频率捷变，脉冲间去相关等。

脉冲频率捷变可以实现脉冲间去相关，但是频率捷变后目标的相关性性也下降。同时脉冲间频率捷变无法完成其他的信号处理，如脉冲对消，MTI和MTD等。提高天线转速后，对伺服系统稳定平台等要求更高，且要求数据的存储量具体，不便于工程实现。海面上低空慢起伏弱小目标通常具有RCS小、回波间相关性强等特点,并且容易湮没在海杂波背景中，很难被雷达系统检测到。

为此本发明充分利用相控阵雷达波束在毫秒级可捷变的特点，通过对多个脉组内的波束进行交错编排，实现同一脉组内的波束的驻留间隔大于海杂波的相关时间，同时保证目标的相关时间，最后对脉组内的波束进行相干积累，来抑制海杂波。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于脉组交错编排提高目标信噪比的扫描方法。

通过对目标回波进行相关积累，能显著提高其信噪比，以利于目标信号的检测。这一思路对于空中目标，采用多脉冲积累取得了很好的效果，但是对于低空目标和海面目标，由于海杂波的相关性，在多脉冲积累也有收益，信杂比没有明星提高。为解决这一问题，本发明通过分析海杂波在时域的相关特点，针对海杂波采用去相关的积累方法，提高目标的可检测性，通过脉组内的波束的交错编排，使得雷达的脉冲重复周期大于海杂波的相关时间，实现目标相关性而杂波去相关，最大限度的去除海杂波的相关性。该方法可以显著提高回波的信杂比，提高对低可探测目标的探测性。本发明在海面目标的探测方面具有广阔的应用前景。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1是一种基于脉组交错编排提高目标信噪比的扫描方法。

具体实施方式

本发明提出了一种基于脉组交错编排提高目标信噪比的扫描方法，实施步骤为：

1.根据雷达的功能使命和目标的探测需求，计算出需要进行积累的脉冲数目。也同时确定了一个波位上发射的脉组的波束数。

2.根据雷达的工作的频段确定海杂波去相关的时间。对于一个中等分辨率的雷达，当它以低掠射角观测海面时，海杂波的去相关时间大约为10ms。

3.在一个调度间隔内，取出间隔内所有的脉组。

4.对脉组的脉冲进行交错编排。具体方法如为：将所有的脉组按照方位-仰角，先按方位排，方位相同则按仰角从低往高排。根据雷达的天线周期，计算方位上的驻留时间。根据驻留时间，和海杂波的相关时间，以及波束积累数，计算脉组交错的个数：

交错编排脉组的个数＝海杂波相关时间/脉冲驻留时间

5.脉组的交错编排。将排好序的脉组脉冲队列，取出需要交错编排的脉组，将脉组的第二个脉冲插入到间隔第一个脉冲大于海杂波相关时间的脉冲队列后面。第三个脉冲插入到距离第二个脉冲大于海杂波相关时间的脉冲队列后面。依次将所有的脉冲交错编排完成。

6.脉冲接收。判断一个脉组是否接受完毕，接收完毕则进行积累检测。没有接收完的脉组放入缓存等待。