[go: up one dir, main page]

CN115015901A - 分数阶傅里叶变换融合脉间切换对低慢小目标检测方法 - Google Patents

分数阶傅里叶变换融合脉间切换对低慢小目标检测方法 Download PDF

Info

Publication number
CN115015901A
CN115015901A CN202210599575.4A CN202210599575A CN115015901A CN 115015901 A CN115015901 A CN 115015901A CN 202210599575 A CN202210599575 A CN 202210599575A CN 115015901 A CN115015901 A CN 115015901A
Authority
CN
China
Prior art keywords
target
fourier transform
doppler
fractional fourier
slow
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202210599575.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN115015901B (zh
Inventor
李飞
张柳超
王琬
代俊
段芳芳
陈宇祺
王伟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China North Industries Corp
Xian Electronic Engineering Research Institute
Original Assignee
China North Industries Corp
Xian Electronic Engineering Research Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China North Industries Corp, Xian Electronic Engineering Research Institute filed Critical China North Industries Corp
Priority to CN202210599575.4A priority Critical patent/CN115015901B/zh
Publication of CN115015901A publication Critical patent/CN115015901A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN115015901B publication Critical patent/CN115015901B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/06—Systems determining position data of a target
    • G01S13/08—Systems for measuring distance only
    • G01S13/10—Systems for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse modulated waves
    • G01S13/103—Systems for measuring distance only using transmission of interrupted, pulse modulated waves particularities of the measurement of the distance
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/50—Systems of measurement based on relative movement of target
    • G01S13/58—Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems
    • G01S13/60—Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems wherein the transmitter and receiver are mounted on the moving object, e.g. for determining ground speed, drift angle, ground track
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/88—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications
    • G01S13/93—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes
    • G01S13/933—Radar or analogous systems specially adapted for specific applications for anti-collision purposes of aircraft or spacecraft
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/41—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00 using analysis of echo signal for target characterisation; Target signature; Target cross-section
    • G01S7/415—Identification of targets based on measurements of movement associated with the target
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A90/00—Technologies having an indirect contribution to adaptation to climate change
    • Y02A90/10—Information and communication technologies [ICT] supporting adaptation to climate change, e.g. for weather forecasting or climate simulation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

本发明涉及一种分数阶傅里叶变换融合脉间切换对低慢小目标检测方法，属于雷达领域。本发明对不同PRF的回波按照俯仰角度指向进行数据抽取，将相同指向的回波按照时间顺序重新组合为一个相干处理间隔，不同指向的回波组成多个CPI；对于匀速目标，多普勒维高通道采用MTI级联加窗FFT、低通道采用FIR滤波器的处理方式得到距离‑多普勒图；对于机动目标采用分数阶傅里叶变换，求取目标加速度，在回波中补偿加速度引起的二次相位项，补偿后采用MTI级联加窗FFT得到距离‑多普勒图；对得到的距离‑多普勒图进行检测和处理得到目标的角度信息。本发明采用了分数阶傅里叶变换融合脉间切换实现对“低慢小”类目标检测，提高“低慢小”类无人机目标检测概率。

Description

分数阶傅里叶变换融合脉间切换对低慢小目标检测方法
技术领域
本发明属于雷达领域，具体涉及一种分数阶傅里叶变换融合脉间切换对低慢小目标检测方法。
背景技术
从无人机管控方面，“低慢小”类无人机具备飞行高度低、体积小、飞行速度慢的特点，导致现有装备不能及时探测、识别以及防御，尚未具备系统监控体制和防范措施，难以实施实时监控，经常出现“看不到、管不住、打不着”的现象，因难以掌握其飞行动态导致出现“低慢小”目标失控现象。
从目标特性方面，小型无人机作为一种新型的侦查设备，具备“低、慢、小”的特性，“低”-飞行高度低，雷达波束擦地带入大量地杂波能量，信杂比成为影响探测距离的主要因素；“慢”-飞行既可慢速飞行至悬停，又可间歇快慢不以恒速飞行，导致多普勒谱发散，传统防空雷达的清洁区检测不易检测到该类目标；“小”-目标的RCS小(小至0.01m2)，影响目标检测距离。综合上述因素，“低慢小”等小型无人机使传统的防空雷达难以实现目标有效检测。
为了解决“低慢小”类目标检测问题，设计了分数阶傅里叶变换融合脉间切换联合检测，综合利用分数阶傅里叶变换能量汇聚的特性和脉内切换提高多普勒分辨率的特性，解决“慢速”目标检测的问题。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是如何提供一种分数阶傅里叶变换融合脉间切换对低慢小目标检测方法，以解决传统地面防空雷达面对“低慢小”类目标不能有效检测，导致漏警的问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提出一种分数阶傅里叶变换融合脉间切换对低慢小目标检测方法，该方法包括如下步骤：
S1、雷达开始工作，波束控制模块在俯仰维按脉冲重复频率PRF间隔切换波束指向；
S2、雷达接收目标回波，进行混频和滤波处理；
S3、对滤波之后的信号AD采样、IQ实变复处理；
S4、对不同PRF的回波按照俯仰角度指向进行数据抽取，将相同指向的回波按照时间顺序重新组合为一个相干处理间隔(coherent Processing Interval， CPI)，不同指向的回波组成多个CPI；
S5、对每个CPI的回波数据进行脉冲压缩；
S6、对于匀速目标，多普勒维高通道采用MTI级联加窗FFT、低通道采用 FIR滤波器的处理方式得到距离-多普勒图；对于机动目标采用分数阶傅里叶变换，求取目标加速度，在回波中补偿加速度引起的二次相位项，补偿后采用MTI 级联加窗FFT得到距离-多普勒图；
S7、对得到的距离-多普勒图进行二维恒虚警、杂波图目标检测，得到目标的采样单元、多普勒通道号、目标幅度信息；通过和差通道的幅度进行单脉冲测角，得到目标的角度信息。
进一步地，所述步骤S1具体包括：以PRF为间隔，通过波束控制程序计算波束指向，并将指向信息打入到TR组件，锁定配相码，实现波束切换。
进一步地，所述步骤S1中，雷达辐射线性调频信号如下所示：
Figure BDA0003669017320000031
Figure BDA0003669017320000032
xtrans(t)为随时间变化的发射信息的解析式，t为时间，
Figure BDA0003669017320000033
为第i个雷达的发射相位信息，f0为载频，B为信号带宽，T为信号时宽，
Figure BDA0003669017320000034
为第i个雷达的脉冲初相；波束控制通过控制
Figure BDA0003669017320000035
的相位变化，改变俯仰维的波束指向，使波束指向不同的角度。
进一步地，所述步骤S2包括：雷达天线、收发组件和接收机接收目标回波，经过收发组件的放大、滤波和接收机的混频处理，转换至中频信号，对中频信号进行滤波、放大处理。
进一步地，所述步骤S2中，假设目标距离发射雷达的距离为R1，则接收的信号形式为：
Figure BDA0003669017320000036
Figure BDA0003669017320000037
Figure BDA0003669017320000038
其中，c代表光速，R1为当前目标距离雷达的距离；R0为目标距离雷达的初始距离，v为目标速度，a为目标加速度，t为时间；f0为雷达载频，B为信号带宽， T为信号时宽，
Figure BDA0003669017320000039
为初始相位。
进一步地，所述步骤S3包括：
S31、经过滤波的信号AD采样，转换为数字信号；
S32、数字信号IQ变换，由实信号转换为复信号。
进一步地，所述步骤S6具体包括：
S61、对匀速目标，对多普勒维高通道通过MTI级联加窗FFT，低通道采用 FIR滤波器的处理方式得到距离-多普勒图；
S62、对机动目标，截取该区域的回波数据，采用分数阶傅里叶变换，通过在时频域旋转角度，比较目标能量大小的方式确定旋转角度大小；根据得到的旋转角度，按照
Figure BDA0003669017320000041
公式估计目标的加速度，其中λ为载波波长，fs为采样频率，T为信号时间长度，θmax为变换峰值对应的角度，根据得到的目标加速度信息，在目标回波中补偿由于加速度引起的回波二次相位项
Figure BDA0003669017320000042
a为加速度，λ0为中心频率对应的波长，然后采用MTI级联加窗FFT得到距离-多普勒图。
进一步地，所述步骤S6中，对于快速机动目标，由于目标加速度影响导致多普勒扩散，采用分数阶傅里叶变换，通过在时频域旋转角度，比较目标能量大小的方式确定旋转角度大小；根据旋转角度确定目标加速度，补偿由加速度引起的回波二次相位项；
Figure BDA0003669017320000043
其中，Kp(u,t)为分数阶傅里叶变换在时频域的转换公式，α为时频域中的旋转角度，t为时间，u为频域，cot为余切角，csc为正割角，δ(t)为冲击函数。
进一步地，所述步骤S7包括：
S71、多普勒高通道采用GO-CFAR恒虚警检测，得到目标的采样单元、多普勒通道号、幅度信息；
S72、多普勒低通道比较杂波图得到目标的采样单元、幅度信息；
S73、比较和通道、方位差通道、俯仰差通道的回波能量，对比和通道、方位差通道得到目标的方位角，对比和通道、俯仰差通道得到目标的俯仰角。
进一步地，所述步骤S7中，GO－CFAR处理过程包括：在距离-多普勒图上，目标点的距离和多普勒维两侧各选取M个单元，分别求这M个单元的均值，两者选大后输出，乘以门限乘子K作为检测门限，目标幅度的检测结果与检测门限进行对比，高于门限值的输出该目标的检测结果，低于门限值判断为起伏的噪声，不输出结果。
(三)有益效果
本发明提出一种分数阶傅里叶变换融合脉间切换对低慢小目标检测方法，与现有技术相比，采用本发明方法对低慢小目标检测算法时，有以下两方面的有益效果：
一方面，俯仰维相位扫描雷达采用PRF间波束切换，在不改变俯仰覆盖范围和数据率的前提下，通过控制软件控制复杂度提升了CPI的波驻时间，提高了多普勒维的分辨率，有利于慢速目标检测。
另一方面，采用分数阶傅里叶变换，对距离-多普勒维数据进行时频旋转，可以检测旋翼无人机“走-停-走-停”之类的非恒速飞行的目标，得到目标位置和速度信息，建立机动飞行类无人机目标航迹。
附图说明
图1为本发明所采用的算法流程图；
图2为本发明所采用波束切换方式；
图3为两侧单元平均选大恒虚警实现电路；
图4为多级杂波抑制方法。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
针对重要场所面临“低慢小”类无人机目标威胁时，传统地面防空雷达面对“低慢小”类目标飞行速度慢和飞行航迹曲折多变的特征，传统信号处理方法不能有效检测，导致漏警。该算法综合采用了分数阶傅里叶变换融合脉间切换实现对“低慢小”类目标检测，提高“低慢小”类无人机目标检测概率。
为了解决现有地面防空雷达针对“低慢小”无人机中“慢”目标存在的不足：(1)飞行速度慢，甚至可以悬停；(2)飞行轨迹曲折，时快时慢，不以恒速飞行，设计分数阶傅里叶变化与脉间切换联合检测，利用分数阶傅里叶可以实现时频分数检测，实现在分数阶的多普勒谱重新汇聚，提取曲折飞行的目标；利用脉间波束切换实现通过快速波束切换和回波重组，实现提高频域分辨率的目的，实现对慢速目标检测的问题。
本发明所采用的分数阶傅里叶变换融合脉间切换对低慢小目标检测算法包括以下几步：
S1、雷达开始工作，波束控制模块在俯仰维按脉冲重复频率PRF间隔切换波束指向；
S2、雷达接收目标回波，进行混频和滤波处理；
S3、对滤波之后的信号AD采样、IQ实变复处理；
S4、对不同PRF的回波按照俯仰角度指向进行数据抽取，将相同指向的回波按照时间顺序重新组合为一个相干处理间隔(coherent Processing Interval， CPI)，不同指向的回波组成多个CPI；
S5、对每个CPI的回波数据进行脉冲压缩；
S6、对于匀速目标，多普勒维高通道采用MTI级联加窗FFT、低通道采用 FIR滤波器的处理方式得到距离-多普勒图；对于机动目标采用分数阶傅里叶变换，求取目标加速度，在回波中补偿加速度引起的二次相位项，补偿后采用MTI 级联加窗FFT得到距离-多普勒图；
S7、对得到的距离-多普勒图进行二维恒虚警、杂波图目标检测，得到目标的采样单元、多普勒通道号、目标幅度等信息；通过和差通道的幅度进行单脉冲测角，得到目标的角度信息。
其中：
步骤S1主要为：
以PRF为间隔，通过波束控制程序计算波束指向，并将指向信息打入到TR 组件，锁定配相码，实现波束切换；
步骤S2主要为：
雷达天线、收发组件和接收机接收目标回波，经过收发组件的放大、滤波和接收机的混频处理，转换至中频信号，对中频信号进行滤波、放大处理；
步骤S3主要为：
S31、经过滤波的信号AD采样，转换为数字信号；
S32、数字信号IQ变换，由实信号转换为复信号；
步骤S4主要为：
对采样后的数字信号进行抽样和数据重组，使回波按照波束指向重新组合为CPI数据；
步骤S5主要为：
对重组后的信号进行脉冲压缩。
步骤S6主要为：
S61、对匀速目标，对多普勒维高通道通过MTI级联加窗FFT，低通道采用 FIR滤波器的处理方式得到距离-多普勒图；
S62、对机动目标，截取该区域的回波数据，采用分数阶傅里叶变换，通过在时频域旋转角度，比较目标能量大小的方式确定旋转角度大小。根据得到的旋转角度，按照
Figure BDA0003669017320000071
公式，其中λ为载波波长，fs为采样频率，T为信号时间长度，θmax为变换峰值对应的角度，估计目标的加速度，根据得到的目标加速度信息，在目标回波中补偿由于加速度引起的回波二次相位项
Figure BDA0003669017320000072
为加速度，λ0为中心频率对应的波长，然后采用MTI级联加窗FFT得到距离- 多普勒图；
步骤S7主要包括以下几步：
S71、多普勒高通道采用GO-CFAR恒虚警检测，得到目标的采样单元、多普勒通道号、幅度等信息；
S72、多普勒低通道比较杂波图得到目标的采样单元、幅度等信息；
S73、比较和通道、方位差通道、俯仰差通道的回波能量，对比和通道、方位差通道得到目标的方位角，对比和通道、俯仰差通道得到目标的俯仰角。
下面结合附图对本发明的实施方式做进一步说明。
(1)雷达的发射信号
步骤S1中，雷达辐射线性调频信号，如下所示：
Figure BDA0003669017320000081
Figure BDA0003669017320000082
xtrans(t)为随时间变化的发射信息的解析式，t为时间，
Figure BDA0003669017320000083
为第i个雷达的发射相位信息，f0为载频，B为信号带宽，T为信号时宽，
Figure BDA0003669017320000084
为第i个雷达的脉冲初相。
波束控制通过控制
Figure BDA0003669017320000089
的相位变化，改变俯仰维的波束指向，使波束指向不同的角度。
(2)目标回波信号
步骤S2中，假设目标距离发射雷达的距离为R1，则接收的信号形式为：
Figure BDA0003669017320000085
Figure BDA0003669017320000086
Figure BDA0003669017320000087
其中，c代表光速，R1为当前目标距离雷达的距离；R0为目标距离雷达的初始距离，v为目标速度，a为目标加速度，t为时间；f0为雷达载频，B为信号带宽，T为信号时宽，
Figure BDA0003669017320000088
为初始相位。
如图2所示，目标回波按照PRF进行排布，不同的PRF俯仰指向不同。以图2为例，俯仰维按PRF分布5个波束，分别指向2°、5°、8°、11°、14°，每5个波束为一个循环，此处需要将相同指向的波束按照64个回波积累重组为 5个CPI，按照第(1，6，11，…，316)、(2，7，12，…，317)、(3，8，13，…， 318)、(4，9，14，…，319)、(5，10，15，…，320)的顺序重新排布，组成5 个新的CPI数据。
(3)回波频率维处理
步骤S6中，按照图3所示，对于快速匀速目标，目标落入多普勒维高通道，采用MTI级联加窗FFT的方式可以保证在较小的计算量下得到有效的杂波抑制性能；对于慢速匀速目标，目标落入多普勒维低通道，采用FIR滤波器，保证其在较小SNR损失下，得到较好的杂波抑制性能。
对于快速机动目标，由于目标加速度影响导致多普勒扩散，采用分数阶傅里叶变换，通过在时频域旋转角度，比较目标能量大小的方式确定旋转角度大小。根据旋转角度确定目标加速度，补偿由加速度引起的回波二次相位项。
Figure BDA0003669017320000091
其中，Kp(u,t)为分数阶傅里叶变换在时频域的转换公式，α为时频域中的旋转角度，t为时间，u为频域，cot为余切角，csc为正割角，δ(t)为冲击函数。
(4)目标点提取
步骤S7中，对距离维通过GO－CFAR恒虚警检测完成目标检测。如图4 所示为GO－CFAR处理过程：在距离-多普勒图上，目标点的距离和多普勒维两侧各选取M个单元，分别求这M个单元的均值，两者选大后输出，乘以门限乘子K作为检测门限，目标幅度的检测结果与检测门限进行对比，高于门限值的输出该目标的检测结果，低于门限值判断为起伏的噪声，不输出结果。在工程应用中，通常选择两侧单元数为16个，被检测单元的左右邻近2个单元不参与本单元的恒虚警率门限产生统计，以免目标信号自身(一般目标可能占到三个距离单元)对恒虚警率门限产生影响。
与现有技术相比，采用本发明方法对低慢小目标检测算法时，有以下两方面的有益效果：
一方面，俯仰维相位扫描雷达采用PRF间波束切换，在不改变俯仰覆盖范围和数据率的前提下，通过控制软件控制复杂度提升了CPI的波驻时间，提高了多普勒维的分辨率，有利于慢速目标检测。
另一方面，采用分数阶傅里叶变换，对距离-多普勒维数据进行时频旋转，可以检测旋翼无人机“走-停-走-停”之类的非恒速飞行的目标，得到目标位置和速度信息，建立机动飞行类无人机目标航迹。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种分数阶傅里叶变换融合脉间切换对低慢小目标检测方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
S1、雷达开始工作，波束控制模块在俯仰维按脉冲重复频率PRF间隔切换波束指向；
S2、雷达接收目标回波，进行混频和滤波处理；
S3、对滤波之后的信号AD采样、IQ实变复处理；
S4、对不同PRF的回波按照俯仰角度指向进行数据抽取，将相同指向的回波按照时间顺序重新组合为一个相干处理间隔(coherent Processing Interval，CPI)，不同指向的回波组成多个CPI；
S5、对每个CPI的回波数据进行脉冲压缩；
S6、对于匀速目标，多普勒维高通道采用MTI级联加窗FFT、低通道采用FIR滤波器的处理方式得到距离-多普勒图；对于机动目标采用分数阶傅里叶变换，求取目标加速度，在回波中补偿加速度引起的二次相位项，补偿后采用MTI级联加窗FFT得到距离-多普勒图；
S7、对得到的距离-多普勒图进行二维恒虚警、杂波图目标检测，得到目标的采样单元、多普勒通道号、目标幅度信息；通过和差通道的幅度进行单脉冲测角，得到目标的角度信息。
2.如权利要求1所述的分数阶傅里叶变换融合脉间切换对低慢小目标检测方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：以PRF为间隔，通过波束控制程序计算波束指向，并将指向信息打入到TR组件，锁定配相码，实现波束切换。
3.如权利要求2所述的分数阶傅里叶变换融合脉间切换对低慢小目标检测方法，其特征在于，所述步骤S1中，雷达辐射线性调频信号如下所示：
Figure FDA0003669017310000011
Figure FDA0003669017310000012
xtrans(t)为随时间变化的发射信息的解析式，t为时间，
Figure FDA0003669017310000013
为第i个雷达的发射相位信息，f0为载频，B为信号带宽，T为信号时宽，
Figure FDA0003669017310000021
为第i个雷达的脉冲初相；波束控制通过控制
Figure FDA0003669017310000022
的相位变化，改变俯仰维的波束指向，使波束指向不同的角度。
4.如权利要求1-3任一项所述的分数阶傅里叶变换融合脉间切换对低慢小目标检测方法，其特征在于，所述步骤S2包括：雷达天线、收发组件和接收机接收目标回波，经过收发组件的放大、滤波和接收机的混频处理，转换至中频信号，对中频信号进行滤波、放大处理。
5.如权利要求4所述的分数阶傅里叶变换融合脉间切换对低慢小目标检测方法，其特征在于，所述步骤S2中，假设目标距离发射雷达的距离为R1，则接收的信号形式为：
Figure FDA0003669017310000023
Figure FDA0003669017310000024
Figure FDA0003669017310000025
其中，c代表光速，R1为当前目标距离雷达的距离；R0为目标距离雷达的初始距离，v为目标速度，a为目标加速度，t为时间；f0为雷达载频，B为信号带宽，T为信号时宽，
Figure FDA0003669017310000026
为初始相位。
6.如权利要求4所述的分数阶傅里叶变换融合脉间切换对低慢小目标检测方法，其特征在于，所述步骤S3包括：
S31、经过滤波的信号AD采样，转换为数字信号；
S32、数字信号IQ变换，由实信号转换为复信号。
7.如权利要求6所述的分数阶傅里叶变换融合脉间切换对低慢小目标检测方法，其特征在于，所述步骤S6具体包括：
S61、对匀速目标，对多普勒维高通道通过MTI级联加窗FFT，低通道采用FIR滤波器的处理方式得到距离-多普勒图；
S62、对机动目标，截取该区域的回波数据，采用分数阶傅里叶变换，通过在时频域旋转角度，比较目标能量大小的方式确定旋转角度大小；根据得到的旋转角度，按照
Figure FDA0003669017310000031
公式估计目标的加速度，其中λ为载波波长，fs为采样频率，T为信号时间长度，θmax为变换峰值对应的角度，根据得到的目标加速度信息，在目标回波中补偿由于加速度引起的回波二次相位项
Figure FDA0003669017310000032
a为加速度，λ0为中心频率对应的波长，然后采用MTI级联加窗FFT得到距离-多普勒图。
8.如权利要求6所述的分数阶傅里叶变换融合脉间切换对低慢小目标检测方法，其特征在于，所述步骤S6中，对于快速机动目标，由于目标加速度影响导致多普勒扩散，采用分数阶傅里叶变换，通过在时频域旋转角度，比较目标能量大小的方式确定旋转角度大小；根据旋转角度确定目标加速度，补偿由加速度引起的回波二次相位项；
Figure FDA0003669017310000033
其中，Kp(u,t)为分数阶傅里叶变换在时频域的转换公式，α为时频域中的旋转角度，t为时间，u为频域，cot为余切角，csc为正割角，δ(t)为冲击函数。
9.如权利要求7所述的分数阶傅里叶变换融合脉间切换对低慢小目标检测方法，其特征在于，所述步骤S7包括：
S71、多普勒高通道采用GO-CFAR恒虚警检测，得到目标的采样单元、多普勒通道号、幅度信息；
S72、多普勒低通道比较杂波图得到目标的采样单元、幅度信息；
S73、比较和通道、方位差通道、俯仰差通道的回波能量，对比和通道、方位差通道得到目标的方位角，对比和通道、俯仰差通道得到目标的俯仰角。
10.如权利要求9所述的分数阶傅里叶变换融合脉间切换对低慢小目标检测方法，其特征在于，所述步骤S7中，GO－CFAR处理过程包括：在距离-多普勒图上，目标点的距离和多普勒维两侧各选取M个单元，分别求这M个单元的均值，两者选大后输出，乘以门限乘子K作为检测门限，目标幅度的检测结果与检测门限进行对比，高于门限值的输出该目标的检测结果，低于门限值判断为起伏的噪声，不输出结果。
CN202210599575.4A 2022-05-30 2022-05-30 分数阶傅里叶变换融合脉间切换对低慢小目标检测方法 Active CN115015901B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210599575.4A CN115015901B (zh) 2022-05-30 2022-05-30 分数阶傅里叶变换融合脉间切换对低慢小目标检测方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210599575.4A CN115015901B (zh) 2022-05-30 2022-05-30 分数阶傅里叶变换融合脉间切换对低慢小目标检测方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN115015901A true CN115015901A (zh) 2022-09-06
CN115015901B CN115015901B (zh) 2025-06-17

Family

ID=83070864

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210599575.4A Active CN115015901B (zh) 2022-05-30 2022-05-30 分数阶傅里叶变换融合脉间切换对低慢小目标检测方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115015901B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116990773A (zh) * 2023-09-27 2023-11-03 广州辰创科技发展有限公司 基于自适应门限的低慢小目标检测方法、装置和存储介质

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106526568A (zh) * 2016-12-29 2017-03-22 中国人民解放军海军航空工程学院 基于短时稀疏分数阶傅里叶变换的雷达动目标检测方法
WO2017094157A1 (ja) * 2015-12-03 2017-06-08 三菱電機株式会社 合成開口レーダ装置および信号処理装置
US20180011182A1 (en) * 2016-07-05 2018-01-11 The Aerospace Corporation Separating weak and strong moving targets using the fractional fourier transform
CN111398914A (zh) * 2020-04-23 2020-07-10 中国北方工业有限公司 一种雷达跟踪波束测角方法
CN111965613A (zh) * 2020-07-27 2020-11-20 北京理工大学 一种基于动态规划与分数阶傅里叶变换的弱目标检测方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017094157A1 (ja) * 2015-12-03 2017-06-08 三菱電機株式会社 合成開口レーダ装置および信号処理装置
US20180011182A1 (en) * 2016-07-05 2018-01-11 The Aerospace Corporation Separating weak and strong moving targets using the fractional fourier transform
CN106526568A (zh) * 2016-12-29 2017-03-22 中国人民解放军海军航空工程学院 基于短时稀疏分数阶傅里叶变换的雷达动目标检测方法
CN111398914A (zh) * 2020-04-23 2020-07-10 中国北方工业有限公司 一种雷达跟踪波束测角方法
CN111965613A (zh) * 2020-07-27 2020-11-20 北京理工大学 一种基于动态规划与分数阶傅里叶变换的弱目标检测方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
GUANGYU JI ET AL.: "Detection and Identification of Low-Slow-Small Rotor Unmanned Aerial Vehicle Using Micro-Doppler Information", 《IEEE ACCESS》, 21 July 2021 (2021-07-21), pages 99995 - 100008, XP011867362, DOI: 10.1109/ACCESS.2021.3096264 *
关键;陈小龙;于晓涵;: "雷达高速高机动目标长时间相参积累检测方法", 信号处理, no. 1, 25 March 2017 (2017-03-25), pages 1 - 8 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116990773A (zh) * 2023-09-27 2023-11-03 广州辰创科技发展有限公司 基于自适应门限的低慢小目标检测方法、装置和存储介质

Also Published As

Publication number Publication date
CN115015901B (zh) 2025-06-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN112444811B (zh) 一种综合mimo雷达和isar的目标检测和成像方法
CN111913158B (zh) 复杂杂波背景下检测低慢小目标的雷达信号处理方法
CN103176178B (zh) 雷达动目标Radon-分数阶傅里叶变换长时间相参积累检测方法
CN101738606B (zh) 基于广义多普勒滤波器组的雷达目标相参积累检测方法
CN102298142B (zh) 雷达测距模糊条件下多微弱目标ht-stc-tbd检测方法
CN105158748B (zh) 一种高速目标多通道补偿聚焦与tbd混合积累检测方法
CN105445701B (zh) Ddma‑mimo雷达目标的单脉冲角度估计方法
CN113253223B (zh) 基于步进频信号的非平稳杂波抑制的目标检测方法
CN112098999B (zh) 一种高动态雷达导引头掠海目标电磁信号建模方法
CN115480222A (zh) 一种基于频控阵干扰机的雷达干扰技术方法
CN113985376B (zh) 一种雷达综合显控激励系统
CN110988864A (zh) 一种频率捷变mti雷达测速方法
CN113030970A (zh) 基于方位频扫的二维扫描高分宽幅sar的波形设计方法
CN110515043A (zh) 基于波形捷变天基雷达目标及杂波距离解模糊方法及系统
CN115015901A (zh) 分数阶傅里叶变换融合脉间切换对低慢小目标检测方法
Smith et al. High power coherent-on-receive radar for marine surveillance
CN102176013B (zh) 一种弹载非理想凝视聚束式sar混合度提取方法
CN104914430B (zh) 一种根据目标距离自适应选择发射阵元的阵列雷达系统
CN114325599B (zh) 一种针对不同环境的自动门限检测方法
CN117826104A (zh) 一种fda-mimo雷达目标参数无模糊估计方法
He et al. A Hybrid Integration Method for Low-Observable Micro-UAV Trajectory Tracking by 2D MIMO Radar
Zhao et al. Using sky-wave echoes information to extend HFSWR's maximum detection range
CN109343047A (zh) 一种脉冲体制测量系统提高目标角度探测精确的测量方法
Tian et al. Motion parameter estimation based on overlapping elements for tdm-mimo fmcw radar
Fang et al. Countering performance analysis of scatter-wave jamming against multi-channel SAR-GMTI

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant