外辐射源雷达多普勒-时延两维双门限目标检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于雷达技术领域，涉及一种外辐射源雷达多普勒-时延两维双门限目标 检测方法。
【背景技术】
[0002] 随着现代战争技术的发展，雷达面临着反辐射导弹、隐身目标、低空与超低空突防 及电磁干扰等方面的威胁。而传统的单基地有源雷达，由于收发置于同一个地方，同时在 探测过程需要本身发射信号，已经很难满足现代战争"隐蔽自身、先敌发现、先敌进攻"的要 求，因此需要研宄新体制雷达以适应现代作战环境。不同于常规有源雷达系统，利用外部机 会照射源对目标进行探测、定位与跟踪是外辐射源雷达由于其本身不发射信号，因而其是 以完全隐蔽的方式进行工作，很难被敌方电子设备侦测到，可以免受反辐射导弹的攻击，具 有很强的抗干扰能力和系统生存能力。同时由于无源雷达使用的外部照射源信号一般位于 低频段，工作于这个频段的雷达对探测隐身飞机与巡航导弹更为有利。正是基于存在以上 这几个优点，近几年来外辐射源雷达受到国内外广泛关注，是未来重点发展的武器装备。
[0003] 但是外辐射源雷达由于是一种双基地体制的连续波雷达，因此其回波天线在接收 到目标信号的同时还将接收到强直达波和多径干扰，这些干扰信号幅度相对于目标回波信 号高60dB以上。在外辐射源雷达中，为消除这些直达波和多径干扰对检测目标回波的影 响，通常会首先进行直达波和多径干扰对消，但是受作为相消基准的直达波信号不纯以及 分数阶延迟等的影响，并不能将所有干扰对消干净，通常剩余的干扰可能比目标回波信号 幅度还要高。因此不同于常规的有源雷达一般在噪声环境中进行目标检测，外辐射源雷达 需要在强直达波和多径干扰剩余环境中检测目标，如果单纯将传统的有源雷达的目标检测 方法移植到外辐射源雷达中，将导致目标检测的虚警和漏警都很大，从而将严重影响该型 雷达在实际使用中的效果。
【发明内容】
[0004] 要解决的技术问题
[0005] 为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种外辐射源雷达多普勒-时延两维 双门限目标检测方法。该方法针对存在干扰剩余时，由于干扰的副瓣在距离维和时延维的 副瓣不一样，导致利用传统方法检测时可能出现较多的虚警和漏警的问题，提出一种多普 勒-时延两维双门限恒虚警检测方法，可实现对目标进行有效检测。
[0006] 技术方案
[0007] -种外辐射源雷达多普勒-时延两维双门限目标检测方法，其特征在于步骤如 下：
[0008] 步骤1 :将外辐射源雷达的回波通道经干扰对消以后的信号S(n)+D(n)+Z(n)与参 考通道获得的基站直达波信号R(n)进行相干积累：
[0010] 其中S(n)表示目标回波信号，D(n)表示直达波和多径干扰剩余信号，Z(n)表示噪 声信号，f d表示多普勒频移单元，t表示时延单元，N表示作相关的点数，*表示共轭转置，j 表示为-1的平方根；
[0011] 步骤2 :计算多谱勒维噪声和干扰的幅度Ad:
[0013] 其中Bde;表示检测单元个数，BPM表示保护单元个数；
[0014] 比较信号y (fd，t)与Ad的幅值，如果y (fd，t) /Ad大于给定的多普勒维检测门限Cd， 则转入步骤3,否则转入步骤4;
[0015]步骤3 :计算时延维噪声和干扰的幅度hd:
[0017]比较信号y(fd，t)与hd的幅值，如果y(fd，t)/hd大于给定的时延维检测门限td， 则宣布在多普勒频移单元fd和时延单元t上检测到目标U (fd，t)，检测结束，否则转入步骤 4 ；
[0018] 步骤4:宣布在多普勒频移单元fd和时延单元t上没有检测到目标，检测结束。
[0019] 所述的多普勒维检测门限Cd取值范围为10~15。
[0020] 所述的时延维检测门限Td取值范围为20~25。
[0021] 有益效果
[0022] 本发明提出的一种外辐射源雷达多普勒-时延两维双门限目标检测方法，具有以 下有益效果：
[0023] (1)减少虚警率，利用多普勒-时延两维进行级联检测，可以防止某些干扰的副瓣 被当作目标进行检测，从而减少目标检测虚警率。
[0024] (2)减少漏警率，根据不同的雷达机会照射源的模糊函数在多普勒-时延两维副 瓣不同的特性，设定不同的门限，可以防止某些小目标回波被漏检，从而减少目标检测的漏 警率。
【附图说明】
[0025] 图1是本发明的系统框图；
[0026] 图2是本发明的单帧相干结果图；
[0027] 图3是本发明的单帧恒虚警检测结果；
[0028] 图4是本发明的多帧相干结果积累图；
[0029] 图5是本发明的多帧恒虚警检测结果积累图；
【具体实施方式】
[0030]现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：
[0031] 本发明中外辐射源雷达系统主要由天线模块、接收机模块、干扰相消和相干积累 模块、恒虚警检测模块等几部组成。其中：
[0032] 接收天线模块，共分为两部分，分别称为参考天线和回波天线。参考天线是窄波束 定向天线，在系统工作过程中参考天线的主要作用是利用主瓣指向照射源基站方向，获取 照射源基站的直达波信号。回波天线指向感兴趣的目标空域，主要用于接收目标回波信号， 同时也会接收到基站发射的直达波和多径干扰信号。接收天线接收到的信号经过射频电缆 传送给接收机模块。
[0033] 接收机模块，包括参考通道接收机A和回波通道接收机B，主要用于对接收天线接 收到的信号进行混频以及滤波放大获得模拟中频信号，然后对模拟中频信号进行A/D模数 变化，直接数字下变频DDC获得数字基带信号，然后将数字基带信号送给干扰相消和相干 积累模块。
[0034] 干扰相消和相干积累模块，首先应用参考天线接收到的直达波信号R(n)与回波 天线接收到的信号进行干扰相消，然后将对消以后的信号S(n)+D(n)+Z(n)与参考天线接 收到的基站直达波信号R(n)按照如下式子进行相干积累，得到多普勒频移单元fd和时延 单元t处的相干积累值y (fd, t):
[0036] 其中S(n)表示目标回波信号，D(n)表示直达波和多径干扰剩余信号，Z(n)表示噪 声信号，fd表示多普勒频移单元，t表示时延单元，N表示作相关的点数，*表示共轭转置，j 表示为-1的平方根；
[0037] 恒虚警检测模块，对相关以后的信号y(fd，t)利用多普勒-时延两维双门限恒虚 警检测算法进行单帧目标检测，所述的多普勒-时延两维双门限恒虚警检测算法按如下步 骤进行：
[0038] (2a)给定多普勒维检测门限Cd和按照如下式子得到多谱勒维噪声和干扰的幅度 A d:
[0040]其中Bde表示检测单元个数，B pr。表示保护单元个数，y (f d+bp t)和y (fd+b2, t)表 示为多普勒频移单元fd和时延单元t附近单元的相干积累值；然后比较相关以后的信号 y (fd，t)与Ad的幅值，如果y (f d，t) /Ad大于C d，则转入步骤（2b)，否则转入步骤（2c); [0041] (2b)给定时延维检测门限Td和按照如下式子得到多谱勒维噪声和干扰的幅度 hd:
[0043] 然后比较相关以后的信号y(fd，t)与hd的幅值，如果y(f d，t)/hd大于td，则宣布 在多普勒频移单元fd和时延单元t上检测到目标U(fd，t)，检测结束，否则转入步骤（2c);[0044] (2c)宣布在多普勒频移单元fd和时延单元A d上没有检测到目标，检测结束。
[0045] 本发明的效果可通过以下仿真结果进一步说明：
[0046] 仿真条件：
[0047] 本仿真采用957MHz全球移动通信信号作为发射源，数据采样率为200kHz，干扰相 消算法利用阶数为30的自适应相消算法，多普勒-时延两中维相干积累中时延维取30个 单元，多普勒维取-500Hz~500Hz，多普勒维检测门限C d取为12,时延维检测门限td取为 21〇
[0048] 实验效果：
[0049] 图2是本仿真对回波天线的信号经过相消以后，然后作相干积累以后获得结果， 如图中横轴表示双基地距离（时延）单元，纵轴表示多普勒频率。从图2可以看出，图中不 仅包含了目标峰值，而且包含了很多由基站直达波和多径干扰剩余引起的虚假峰值，如果 直接利用传统的目标检测方法进行处理，不仅可能会产生很多虚警，同时还会产生很多虚 警，同时可能导致目标也掩盖掉，从而产生虚警。
[0050] 图3利用本发明所提的目标检测算法对图2中时延-多普勒结果进行恒虚警检测 获得的结果，图中箭头标识处即是被检测出目标的地方，从图中可以看出利用本发明的方 法不仅能够所有真实的目标回波检测出来，同时产生的虚警率也很低，能够满足实际使用。
[0051] 图4和图5利用多帧数据获得的相关结果和本发明恒虚警检测结果叠加图，从图 4中虽然也能够明显看到一个目标的航迹（如图4中箭头所指），但是其还包括其他由剩余 干扰引起的虚假峰值，而图5中经过本发明的恒虚警检测以后，由剩余干扰引起的虚假峰 值基本上都被滤除掉，虚警很少。
【主权项】
1. 一种外福射源雷达多普勒-时延两维双口限目标检测方法，其特征在于步骤如下： 步骤1 ;将外福射源雷达的回波通道经干扰对消W后的信号S(n)+D(n)+Z(n)与参考通 道获得的基站直达波信号R(n)进行相干积累：其中S(n)表示目标回波信号，D(n)表示直达波和多径干扰剩余信号，Z(n)表示噪声信 号，fd表示多普勒频移单元，t表示时延单元，N表示作相关的点数，*表示共辆转置，j表示 为-1的平方根； 步骤2 ;计算多谱勒维噪声和干扰的幅度Ad:其中Bde表示检测单元个数，Bpt。表示保护单元个数； 比较信号y(fd，t)与Ad的幅值，如果y(fd，t)Ad大于给定的多普勒维检测口限Cd，则转 入步骤3,否则转入步骤4; 步骤3 ;计算时延维噪声和干扰的幅度hd:比较信号y(fd，t)与hd的幅值，如果y(fd，t)Ad大于给定的时延维检测口限Td，则宣 布在多普勒频移单元片和时延单元t上检测到目标U(fd，t)，检测结束，否则转入步骤4 ; 步骤4 ;宣布在多普勒频移单元fd和时延单元t上没有检测到目标，检测结束。2. 根据权利要求1所述的外福射源雷达多普勒-时延两维双口限目标检测方法，其特 征在所述的多普勒维检测口限Cd取值范围为10~15。3.根据权利要求1所述的外福射源雷达多普勒-时延两维双口限目标检测方法，其特 征在所述的时延维检测口限Td取值范围为20~25。
【专利摘要】本发明涉及一种外辐射源雷达多普勒-时延两维双门限目标检测方法，首先参考天线和回波天线分别接收基站发射直达波信号和运动目标回波信号，然后对回波天线接收的回波信号依次进行干扰相消和相干积累处理，最后利用一种多普勒-时延两维双门限恒虚警算法进行目标检测，本发明主要解决在强干扰剩余环境下对目标检测高漏警和虚警的问题，可在强干扰剩余情况下实现对目标检测，具有低漏警概率和低虚警概率的优势。
【IPC分类】G01S13/00, G01S7/41, G01S7/36
【公开号】CN104931946
【申请号】CN201510245319
【发明人】王海涛, 杜自成, 王伟, 符渭波, 田斌
【申请人】西安电子工程研究所
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年5月14日