本發(fā)明屬于雷達(dá)目標(biāo)探測(cè)，具體涉及一種波束照射重疊區(qū)域信號(hào)級(jí)融合檢測(cè)方法、系統(tǒng)及設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、天波超視距雷達(dá)屬于高頻雷達(dá)，其工作頻段為3-30mhz，利用電離層對(duì)雷達(dá)發(fā)射電磁波的反射實(shí)現(xiàn)從上至下的目標(biāo)探測(cè)。由于這種特殊的反射機(jī)制，天波雷達(dá)不會(huì)受到地球曲率的影響，可以實(shí)現(xiàn)超視距探測(cè)，具有早期預(yù)警的優(yōu)勢(shì)。

2、此外，隨著天波雷達(dá)技術(shù)的發(fā)展及短波基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的日臻完善，近年來短波外輻射源雷達(dá)逐漸受到了更多的關(guān)注。外輻射源雷達(dá)是一種利用非合作照射源，如天波雷達(dá)照射源或民用調(diào)幅廣播照射源進(jìn)行目標(biāo)檢測(cè)和跟蹤的雷達(dá)系統(tǒng)。其主要特點(diǎn)是無需自身發(fā)射電磁波，而僅依賴環(huán)境中已有的電磁信號(hào)進(jìn)行探測(cè)。外輻射源雷達(dá)極難被敵方探測(cè)，具有極高的隱蔽性。此外，可供使用的照射源較為豐富，即使部分受到干擾，也可切換至其他照射源保證系統(tǒng)正常工作。使用環(huán)境中現(xiàn)有的信號(hào)，無需建設(shè)和維護(hù)專用的發(fā)射設(shè)施，大幅降低了探測(cè)成本。以上這些特性使得短波外輻射源雷達(dá)在安全領(lǐng)域尤為有價(jià)值。

3、當(dāng)外輻射源雷達(dá)采用非合作天波源作為照射源時(shí)，可以同時(shí)結(jié)合外輻射源的高隱蔽性、低成本、高靈活性以及天波超視距雷達(dá)探測(cè)距離遠(yuǎn)、探測(cè)區(qū)域廣泛的優(yōu)勢(shì)，大大提高雷達(dá)在實(shí)際應(yīng)用中的價(jià)值。

4、但與此同時(shí)，外輻射源雷達(dá)系統(tǒng)面臨著發(fā)射信號(hào)功率較小等問題，尤其當(dāng)外輻射源雷達(dá)以天波傳輸?shù)哪Ｊ竭M(jìn)行目標(biāo)探測(cè)時(shí)，偏離發(fā)射波束中心方向越遠(yuǎn)的區(qū)域信號(hào)功率越小，勢(shì)必會(huì)降低這些波束照射低功率區(qū)域的探測(cè)性能，影響外輻射源雷達(dá)系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)揮的作用。為了解決以上問題，現(xiàn)有方法通過延長(zhǎng)波束掃描周期、增加積累時(shí)間來提高該區(qū)域的信噪比，這些研究為弱目標(biāo)檢測(cè)提供了重要的理論基礎(chǔ)，但這種解決方案意味著會(huì)造成時(shí)間資源的浪費(fèi)，減慢探測(cè)系統(tǒng)的響應(yīng)速度，錯(cuò)過快速移動(dòng)的目標(biāo)，目標(biāo)的高速運(yùn)動(dòng)還會(huì)引起定位模糊的問題。文獻(xiàn)(基于tbd的外輻射源雷達(dá)目標(biāo)檢測(cè)方法)提出了檢測(cè)前跟蹤算法，但通?？紤]的場(chǎng)景為目標(biāo)在雷達(dá)波束覆蓋內(nèi)、多幀等時(shí)間間隔、雷達(dá)探測(cè)參數(shù)穩(wěn)定的場(chǎng)景中。

5、綜上所述，由于現(xiàn)有方法仍然存在一定的缺陷，因此提出一種新的方法以解決波束照射低功率區(qū)域的探測(cè)性能差的問題是十分必要的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是為解決波束照射低功率區(qū)域的探測(cè)性能差的問題，而提出了一種波束照射重疊區(qū)域信號(hào)級(jí)融合檢測(cè)方法、系統(tǒng)及設(shè)備。

2、本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是：一種波束照射重疊區(qū)域信號(hào)級(jí)融合檢測(cè)方法，所述方法具體包括以下步驟：

3、步驟一、將天波源作為外輻射源雷達(dá)的照射源，再利用天波源來發(fā)射波束以對(duì)探測(cè)區(qū)域進(jìn)行掃描，天波源發(fā)射前后相鄰兩個(gè)波束的時(shí)間間隔為δt，且前后相鄰兩個(gè)波束的照射區(qū)域存在重疊區(qū)間；

4、步驟二、對(duì)天波源發(fā)射的各個(gè)波束的回波分別進(jìn)行預(yù)處理后，分別得到各個(gè)波束對(duì)應(yīng)的adr矩陣；

5、再對(duì)得到的每個(gè)adr矩陣分別進(jìn)行處理，分別得到每個(gè)adr矩陣對(duì)應(yīng)的處理后矩陣；

6、步驟三、根據(jù)各個(gè)處理后的矩陣來確定波束照射的重疊區(qū)域ω，并獲取重疊區(qū)域ω在各個(gè)處理后矩陣中對(duì)應(yīng)的子矩陣；

7、步驟四、根據(jù)重疊區(qū)域ω在各個(gè)處理后矩陣中對(duì)應(yīng)的子矩陣進(jìn)行信號(hào)級(jí)融合目標(biāo)檢測(cè)。

8、一種波束照射重疊區(qū)域信號(hào)級(jí)融合檢測(cè)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括天波源、外輻射源雷達(dá)、波束回波預(yù)處理模塊、adr矩陣處理模塊、重疊區(qū)域處理模塊和目標(biāo)檢測(cè)模塊；其中：

9、天波源用于每隔固定時(shí)間向探測(cè)區(qū)域發(fā)射一次掃描波束，且前后相鄰兩個(gè)波束的照射區(qū)域存在重疊區(qū)間；

10、外輻射源雷達(dá)用于接收波束回波；

11、波束回波預(yù)處理模塊用于對(duì)各個(gè)波束的回波進(jìn)行預(yù)處理，得到各個(gè)波束對(duì)應(yīng)的adr矩陣；

12、adr矩陣處理模塊用于對(duì)得到的各個(gè)adr矩陣分別進(jìn)行處理，得到每個(gè)adr矩陣對(duì)應(yīng)的處理后矩陣；

13、adr矩陣處理模塊的工作過程為：

14、對(duì)于任意一個(gè)adr矩陣：

15、將adr矩陣的距離軸除以pd系數(shù)，獲得波束傳輸路徑在地面投影的徑向距離；

16、將多普勒頻率軸除以pd系數(shù)后，再將相除的結(jié)果與波束對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)參數(shù)相乘，獲得目標(biāo)運(yùn)動(dòng)群速度在地面投影的徑向速度；

17、將方位、地面投影徑向速度以及地面投影徑向距離作為處理后矩陣的三個(gè)維度；

18、重疊區(qū)域處理模塊用于確定波束照射的重疊區(qū)域ω，即根據(jù)各個(gè)處理后矩陣中的地面投影徑向距離和方位確定波束照射的重疊區(qū)域ω；

19、并獲取重疊區(qū)域ω在各個(gè)處理后矩陣中對(duì)應(yīng)的子矩陣；

20、目標(biāo)檢測(cè)模塊用于根據(jù)獲取的子矩陣進(jìn)行信號(hào)級(jí)融合目標(biāo)檢測(cè)；

21、對(duì)于任意一個(gè)重疊區(qū)域，目標(biāo)檢測(cè)模塊的工作過程為：

22、步驟1、建立包含方位、速度和距離的三維狀態(tài)空間，將第k個(gè)波束回波的待檢測(cè)信號(hào)單元狀態(tài)記為sk＝[θk,dk,rk]t，其中，θk表示第k個(gè)波束回波的待檢測(cè)信號(hào)單元的方位，dk表示第k個(gè)波束回波的待檢測(cè)信號(hào)單元的徑向速度，rk表示第k個(gè)波束回波的待檢測(cè)信號(hào)單元的距離，k＝1,2,…,k，k是連續(xù)照射到重疊區(qū)域ω的波束個(gè)數(shù)；

23、步驟2、對(duì)k個(gè)波束回波的待檢測(cè)信號(hào)單元狀態(tài)的值函數(shù)進(jìn)行迭代遞推積累，得到積累結(jié)果i(sk)；

24、步驟3、將積累結(jié)果i(sk)與檢測(cè)門限vdt進(jìn)行比較；

25、若i(sk)≥vdt，則表示重疊區(qū)域內(nèi)存在目標(biāo)；

26、若i(sk)＜vdt，則表示重疊區(qū)域內(nèi)不存在目標(biāo)。

27、一種波束照射重疊區(qū)域信號(hào)級(jí)融合檢測(cè)設(shè)備，所述設(shè)備包括處理器和存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)有至少一條指令，所述至少一條指令由處理器加載運(yùn)行所述的一種波束照射重疊區(qū)域信號(hào)級(jí)融合檢測(cè)系統(tǒng)。

28、本發(fā)明的有益效果是：

29、本發(fā)明提出了一種波束照射重疊區(qū)域信號(hào)級(jí)融合檢測(cè)方法，將多幀連續(xù)的思想應(yīng)用于天波外輻射源雷達(dá)場(chǎng)景中，前后波束的照射區(qū)域形成重疊區(qū)域，通過在波束照射重疊區(qū)域?qū)⒉煌丈洳ㄊ幕夭ㄟM(jìn)行距離校正，并在距離校正后進(jìn)行信號(hào)級(jí)融合，即對(duì)不同波束進(jìn)行疊加實(shí)現(xiàn)積累，來提高波束照射重疊區(qū)域的檢測(cè)概率，解決了現(xiàn)有方法在波束照射低功率區(qū)域的探測(cè)性能差的問題，提高了波束照射低功率區(qū)域的探測(cè)性能。

技術(shù)特征：

1.一種波束照射重疊區(qū)域信號(hào)級(jí)融合檢測(cè)方法，其特征在于，所述方法具體包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種波束照射重疊區(qū)域信號(hào)級(jí)融合檢測(cè)方法，其特征在于，所述預(yù)處理的具體過程為：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種波束照射重疊區(qū)域信號(hào)級(jí)融合檢測(cè)方法，其特征在于，所述對(duì)得到的每個(gè)adr矩陣分別進(jìn)行處理，分別得到每個(gè)adr矩陣對(duì)應(yīng)的處理后矩陣；具體為：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種波束照射重疊區(qū)域信號(hào)級(jí)融合檢測(cè)方法，其特征在于，所述步驟三具體為：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種波束照射重疊區(qū)域信號(hào)級(jí)融合檢測(cè)方法，其特征在于，所述步驟四的具體過程為：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種波束照射重疊區(qū)域信號(hào)級(jí)融合檢測(cè)方法，其特征在于，所述波束回波的待檢測(cè)信號(hào)單元狀態(tài)滿足：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種波束照射重疊區(qū)域信號(hào)級(jí)融合檢測(cè)方法，其特征在于，所述步驟四二的具體過程為：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種波束照射重疊區(qū)域信號(hào)級(jí)融合檢測(cè)方法，其特征在于，所述k＝1時(shí)，初始化i(s1)＝z1(s1)，z1(s1)表示第1個(gè)波束回波的待檢測(cè)信號(hào)單元狀態(tài)s1的量測(cè)值。

9.一種波束照射重疊區(qū)域信號(hào)級(jí)融合檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括天波源、外輻射源雷達(dá)、波束回波預(yù)處理模塊、adr矩陣處理模塊、重疊區(qū)域處理模塊和目標(biāo)檢測(cè)模塊；其中：

10.一種波束照射重疊區(qū)域信號(hào)級(jí)融合檢測(cè)設(shè)備，其特征在于，所述設(shè)備包括處理器和存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)有至少一條指令，所述至少一條指令由處理器加載并運(yùn)行權(quán)利要求9所述的一種波束照射重疊區(qū)域信號(hào)級(jí)融合檢測(cè)系統(tǒng)。

技術(shù)總結(jié)
一種波束照射重疊區(qū)域信號(hào)級(jí)融合檢測(cè)方法、系統(tǒng)及設(shè)備，它屬于雷達(dá)目標(biāo)探測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明解決了波束照射低功率區(qū)域的探測(cè)性能差的問題。本發(fā)明將多幀連續(xù)的思想應(yīng)用于天波外輻射源雷達(dá)場(chǎng)景中，前后波束的照射區(qū)域形成重疊區(qū)域，通過在波束照射重疊區(qū)域?qū)⒉煌丈洳ㄊ幕夭ㄟM(jìn)行距離校正，并在距離校正后進(jìn)行信號(hào)級(jí)融合，即對(duì)不同波束進(jìn)行疊加實(shí)現(xiàn)積累，來提高波束照射重疊區(qū)域的檢測(cè)概率，解決了現(xiàn)有方法在波束照射低功率區(qū)域的探測(cè)性能差的問題，提高了波束照射低功率區(qū)域的探測(cè)性能。本發(fā)明方法可以應(yīng)用于目標(biāo)檢測(cè)領(lǐng)域。

技術(shù)研發(fā)人員：耿鈞,董海宇,郭依佳
受保護(hù)的技術(shù)使用者：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10