機載雷達自適應雙指向和差波束的目標聯合檢測方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于雷達目標檢測技術領域，特別涉及機載雷達自適應雙指向和差波束的 目標聯合檢測方法。
【背景技術】
[0002] 機載雷達的主要任務是在雜波背景中檢測目標，比較常用的檢測方法之一是基于 自適應和波束的目標檢測方法。該方法只對主波束中心的目標形成最大增益，但當目標偏 離主波束中心時目標就有可能由于波束邊緣帶來的增益損失而導致檢測性能的下降。

【發(fā)明內容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于針對現有技術的不足，提出機載雷達自適應雙指向和差波束 的目標聯合檢測方法，本發(fā)明構造偏離主波束中心左右兩邊的兩個自適應波束，然后在這 兩個自適應波束內分別進行檢測，這種方法的目標檢測性能較常規(guī)目標檢測方法有較大提 尚。
[0004] 本發(fā)明的實現思路為：機載雷達的主要任務是在雜波背景中檢測目標，比較常用 的檢測方法之一是基于自適應和波束的目標檢測方法，一般情況下都具有和差波束，因此 可以利用差波束對主瓣邊緣的增益補償來提高目標檢測性能，同時進行目標測角?；谶@ 種機理，可以對雷達回波數據做自適應和差波束的目標聯合檢測。在和差波束中，和、差波 束還可以用雙指向法形成，其原理是一個角平面內的兩個相同且部分重疊的波束進行加、 減得到。由此可以將回波數據認為是主波束中心偏離和波束主波束中心很小角度的兩個等 波束產生。如果目標偏離和波束主波束中心很遠，但對于兩個等波束來說目標可能會靠近 其中一個波束的主波束中心，這樣如果利用這兩個等波束聯合檢測目標就會提高目標的檢 測幾率。
[0005] 為實現上述技術目的，本發(fā)明采用如下技術方案予以實現。
[0006] 機載雷達自適應雙指向和差波束的目標聯合檢測方法包括以下步驟：
[0007] 步驟1，利用機載雷達的接收陣列接收空時二維回波數據；機載雷達的接收陣列 為由N個陣元組成的均勻線陣；
[0008] 步驟2,構造主波束中心向左偏離設定角度的第1等波束的空域導向矢量ss;1、以 及主波束中心向右偏離設定角度的第2等波束的空域導向矢量s s,2;
[0009] 步驟3,令q依次取1和2,根據第q等波束的空域導向矢量ss，q，對上述空時二維 回波數據中每個距離單元的數據分別進行多普勒域的因子化方法處理，得出第q等波束的 約束下對應距離單元的空域自適應濾波結果；
[0010] 步驟4,針對第q等波束的約束下各個距離單元的空域自適應濾波結果，分別進行 單元平均恒虛警檢測，得出第q組目標檢測結果；
[0011] 步驟5,得出最終目標檢測結果，如果在第1組目標檢測結果和第2組目標檢測結 果中，任一組目標檢測結果為存在目標，則最終目標檢測結果為存在目標；否則，最終目標 檢測結果為不存在目標。
[0012] 本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明通過雙指向形成和差波束的思想分別得到偏離主波 束中心一定角度的兩個波束的空域導向矢量，然后用這兩個空域導向矢量對數據分別進行 多普勒域的FA方法（Factored Approach，因子化方法）預處理。FA方法處理以后得到兩 組多普勒域的濾波輸出結果，將這兩組結果同時分別進行CA-CFAR檢測并且將檢測結果做 并運算。最后將并運算后的檢測結果作為最終檢測結果。本發(fā)明在目標偏離主波束中心處 檢測性能有顯著的提高。本發(fā)明主要用于解決偏離主波束中心的目標檢測問題，從而提高 處在波束邊緣的目標檢測性能。
【附圖說明】
[0013] 圖1為本發(fā)明的機載雷達自適應雙指向和差波束的目標聯合檢測方法的流程圖；
[0014] 圖2a是仿真實驗中分別應用常規(guī)自適應和波束的目標檢測方法、傳統自適應和 差波束的目標聯合檢測方法進行FA處理得到的距離多普勒圖；
[0015] 圖2b是仿真實驗中應用加權差波束的目標檢測方法進行FA處理得到的距離多普 勒圖；
[0016] 圖2c是仿真實驗中應用本發(fā)明進行FA處理得到的第1等波束的距離多普勒圖；
[0017] 圖2d是仿真實驗中應用本發(fā)明進行FA處理得到的第2等波束的距離多普勒圖；
[0018] 圖3a是目標方向向左偏離主波束中心時，分別應用常規(guī)自適應和波束的目標檢 測方法、傳統自適應和差波束的目標聯合檢測方法以及本發(fā)明得出的檢測性能曲線對比示 意圖；
[0019] 圖3b是目標方向向右偏離主波束中心時，分別應用常規(guī)自適應和波束的目標檢 測方法、傳統自適應和差波束的目標聯合檢測方法以及本發(fā)明得出的檢測性能曲線對比示 意圖；
[0020] 圖4是仿真實驗中分別應用常規(guī)自適應和波束的目標檢測方法、傳統自適應和差 波束的目標聯合檢測方法以及本發(fā)明得出的目標檢測概率與目標方位角的關系曲線的對 比示意圖。
【具體實施方式】
[0021] 下面結合附圖對本發(fā)明作進一步說明：
[0022] 參照圖1，為本發(fā)明的機載雷達自適應雙指向和差波束的目標聯合檢測方法的流 程圖。該機載雷達自適應雙指向和差波束的目標聯合檢測方法包括以下步驟：
[0023] 步驟1，利用機載雷達的接收陣列接收空時二維回波數據；機載雷達的接收陣列 為由N個陣元組成的均勻線陣。
[0024] 具體地，機載雷達工作在正側視模式下，機載雷達的接收陣列為由N個陣元組成 的均勻線陣；當機載雷達工作時，利用機載雷達向外發(fā)射信號，在M個脈沖的相干積累時間 內，利用機載雷達的接收陣列接收空時二維回波數據。
[0025] 步驟2,構造主波束中心向左偏離設定角度的第1等波束的空域導向矢量ss;1、以 及主波束中心向右偏離設定角度的第2等波束的空域導向矢量s s,2。
[0026] 具體地，在步驟2中，可以根據系統參數確定主波束中心空域導向矢量s( Θ。）：
【主權項】
1. 機載雷達自適應雙指向和差波束的目標聯合檢測方法，其特征在于，包括以下步 驟： 步驟1，利用機載雷達的接收陣列接收空時二維回波數據；機載雷達的接收陣列為由N 個陣元組成的均勻線陣； 步驟2,構造主波束中心向左偏離設定角度的第1等波束的空域導向矢量Ss，i、以及主 波束中心向右偏離設定角度的第2等波束的空域導向矢量ss,2; 步驟3,令q依次取1和2,根據第q等波束的空域導向矢量對上述空時二維回波 數據中每個距離單元的數據分別進行多普勒域的因子化方法處理，得出第q等波束的約束 下對應距離單元的空域自適應濾波結果； 步驟4,針對第q等波束的約束下各個距離單元的空域自適應濾波結果，分別進行單元 平均恒虛警檢測，得出第q組目標檢測結果； 步驟5,得出最終目標檢測結果，如果在第1組目標檢測結果和第2組目標檢測結果中， 任一組目標檢測結果為存在目標，則最終目標檢測結果為存在目標；否則，最終目標檢測結 果為不存在目標。
2. 如權利要求1所述的機載雷達自適應雙指向和差波束的目標聯合檢測方法，其特征 在于，在步驟1中，所述機載雷達工作在正側視模式下；當機載雷達工作時，利用機載雷達 向外發(fā)射信號，在M個脈沖的相干積累時間內，利用機載雷達的接收陣列接收空時二維回 波數據。
3. 如權利要求1所述的機載雷達自適應雙指向和差波束的目標聯合檢測方法，其特征 在于，在步驟2中，所述主波束中心向左偏離設定角度的第1等波束的空域導向矢量為：
其中，Θ C1表示機載雷達主波束與機載雷達接收陣列的軸向夾角，Δ Θ表示設定角度， λ為機載雷達發(fā)射信號的載波波長，d為機載雷達接收陣列的陣元間距，N為機載雷達接收 陣列的陣元數，（· "表示轉置操作； 所述主波束中心向右偏離設定角度的第2等波束的空域導向矢量ss,2為：
4. 如權利要求1所述的機載雷達自適應雙指向和差波束的目標聯合檢測方法，其特征 在于，在步驟3中，得出第q等波束的約束下對應距離單元的空域自適應濾波結果的過程包 括以下子步驟： (3. 1)對上述空時二維回波數據中對應距離單元的數據進行時域快速傅里葉變換處 理，得到對應距離單元每個多普勒通道數據；對應距離單元第m多普勒通道數據表示為zm， m取1至M，M表示機載雷達接收的脈沖數； (3.2)依據最小方差約束準則，建立以下關于自適應權矢量的優(yōu)化模型：
其中，Wm，q表示與第q等波束第m多普勒通道對應的自適應權矢量；上標H表示矩陣 的共軛轉置，Rm ，E[ ·]表示求期望，s. t.表示約束；％ 0表示 kronecker積；Stm是目標時域導向矢量； 得出與第q等波束第m多普勒通道對應的自適應權矢量 的最優(yōu)解：
其中，上標-1表示矩陣的逆； (3. 3)得出第q等波束的約束下對應距離單元第m多普勒通道的空域自適應濾波數據 ym，q:
(3. 4)將第q等波束的約束下對應距離單元各個多普勒通道的空域自適應濾波數據組 合成第q等波束的約束下對應距離單元的空域自適應濾波結果。
【專利摘要】本發(fā)明屬于雷達目標檢測技術領域，公開了機載雷達自適應雙指向和差波束的目標聯合檢測方法，其具體步驟為：構造主波束中心向左偏離設定角度和向右偏離設定角度的兩個等波束的空域導向矢量，令q依次取1和2，對上述空時二維回波數據中每個距離單元的數據分別進行多普勒域的因子化方法處理，得出第q等波束的約束下對應距離單元的空域自適應濾波結果；針對第q等波束的約束下各個距離單元的空域自適應濾波結果，分別進行單元平均恒虛警檢測，得出第q組目標檢測結果；如果在第1組目標檢測結果和第2組目標檢測結果中，任一組目標檢測結果為存在目標，則最終目標檢測結果為存在目標；否則，最終目標檢測結果為不存在目標。
【IPC分類】G01S7-41
【公開號】CN104730508
【申請?zhí)枴緾N201510158423
【發(fā)明人】王彤, 任鵬麗, 吳建新, 王志林
【申請人】西安電子科技大學
【公開日】2015年6月24日
【申請日】2015年4月3日