雙極化接收雷達的目標檢測方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于雷達探測技術領域，具體是涉及極化雷達的目標檢測問題。
【背景技術】
[0002] 雙極化接收雷達的目標檢測方法，主要可以分為兩類，第一類是有先驗信息的情 況，即目標極化散射特性已知的情況，主要方法包括最優(yōu)極化檢測器等；第二類是無先驗信 息的情況，即目標極化散射特性未知的情況，包括極化白化濾波器、極化恒虛警檢測器等， 這些方法主要是通過對雜波信號極化協(xié)方差矩陣的估計來確定極化通道間的加權系數(shù)，以 對背景雜波的最大抑制為準則。
[0003] 對于第一類方法，實際中由于目標極化散射特性難以預知且動態(tài)起伏變化， 因此在應用中較有難度。第二類方法雖然可以通過對背景數(shù)據(jù)的極化估計，實現(xiàn)信雜 比（Signal-ClutterPowerRatio,信號雜波功率比，簡稱SCR)的優(yōu)化，但其對目標檢 測性能的改善受制于目標極化散射特性。此外，這兩類方法都是立足于通過提高信噪比 (Signal-NoisePowerRatio,信號噪聲功率比，簡稱SNR)或信雜比來改善目標檢測性能， 而對檢測方法本身的優(yōu)化設計則涉及很少。
[0004] 本發(fā)明針對目標極化散射特性等先驗信息未知的情況，提出了一種針對雙極化接 收雷達的檢測方法，通過低門限選擇"疑似目標"，進而通過高門限"確認目標"，充分發(fā)揮了 雙極化通道聯(lián)合接收的優(yōu)勢，可以更為穩(wěn)健地檢測目標。這種針對雙極化接收雷達的雙門 限檢測方法，還未見有文獻報道。

【發(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提出一種針對雙極化接收雷達的雷達目標檢測方法。雷達采用正 交雙極化接收通道同時接收信號，通過對兩個通道接收信號先后進行低門限、高門限的檢 測判決與處理，實現(xiàn)更為穩(wěn)健的檢測性能。
[0006] 本發(fā)明的技術方案具體包括以下四個步驟：
[0007] 第一步，雙極化接收
[0008] 雷達采用正交雙極化方式接收目標回波信號，不失一般性，設為H(Horizontal，水 平）極化方式、V(Vertical，垂直）極化方式，兩種極化方式分別對應Η極化通道和V極化 通道。
[0009]Η極化通道、V極化通道的中頻信號經(jīng)過同步采樣、數(shù)字正交化后，分別得到兩個 復信號數(shù)據(jù)序列(η)、(n)，m為脈沖周期序號，η= 1，…，Ν，Ν為一個脈沖周期內的采 樣點數(shù)。
[0010] 特別地，上述同步采樣應使用同一時鐘信號源為兩個極化通道提供采樣時鐘信 號。
[0011] 第二步，匹配濾波
[0012] 依據(jù)下式計算Η極化通道、V極化通道的匹配濾波輸出信號：
[0013] yH，m(n) =IFFT[[FFT[[xH，m(n)]] ·υ(ω)]]
[0014] yv，m(n) =IFFT[[FFT[[xv，m(n) [] ·υ(ω)]] 1
[0015]
[0016] 上式中，F(xiàn)FT□表示信號的傅里葉變換，IFFT□表示信號的傅里葉反變換；υ(ω) 為雷達匹配濾波參考波形的頻譜，參考波形采用與雷達發(fā)射信號相同的波形；yHini(η)表示 Η極化通道第m個脈沖周期的匹配濾波輸出信號，yVini (η)表示V極化通道第m個脈沖周期 的匹配濾波輸出信號。
[0017] 第三步，低門限初檢測
[0018] 本發(fā)明將檢測過程分為兩步，即低門限初檢測、高門限確認檢測，分別對應不同的 檢測門限系數(shù)，即nL、nH。需說明的是，Hl、nH是以CA-CFAR(Cellaveraging-constant falsealarmrate，單元平均恒虛警率）檢測器的檢測門限系數(shù)ri為參考、以檢測概率/ 虛警概率要求為約束，通過蒙特卡洛仿真實驗來確定的，一般有η<riH。
[0019] 以第m個脈沖周期為例，對Η極化通道和V極化通道的匹配濾波輸出信號逐個點 進行CFAR檢測，檢測門限系數(shù)采用ru，記錄CFAR檢測檢出點（簡稱檢出點）的位置。設Η極 化通道共有a個檢出點，V通道有b個檢出點，將它們的并集作為檢出點集合{Pl，ρ2，…，ρκ}， 則Κ<a+b。
[0020] 其中，上述CFAR檢測處理過程如下（如圖2):設待檢測點為yH,Jn)(不失一般性， 以Η極化通道為例），在其兩側各取N個采樣點作為"保護單元"，在"保護單元"外各取M/2 個點（共計Μ個點）作為參考單元，Μ-般根據(jù)采樣率、距離分辨率等參數(shù)確定，對該Μ個點 的信號幅度取均值（記為Ζ)并乘以檢測門限系數(shù)ru后得到檢測門限值Vτ，即VT=Ζ·ru， 利用^進行檢測：
[0021]
[0022]
[0023] 第四步，高門限確認檢測
[0024] 進一步進行高門限確認檢測。對檢出點集合{Pl，p2，…，ρκ}中每一個位置點pk(k =1，2,…，K)對應的Η通道、V通道信號值，按下述三種情形進行處理：
[0025] 1)如果Η通道或V通道信號值的幅度超過高門限Ζ·riH，則確認該位置檢出信號。
[0026]2)如果Η通道和V通道信號值的幅度均低于高門限Ζ·τιH，并且均超過低門限 Z·ru，則確認該位置檢出信號。
[0027]3)如果Η通道和V通道信號值的幅度均低于高門限Ζ·τιH，并且有一個通道信號 值的幅度超過低門限Z·ru，則對兩通道信號值進行相位分集加權疊加并取最大值Sni(pk)， 若sjpd的幅度超過高門限Ζ·riH，則確認該位置檢出信號，否則判為未檢出。
[0028]其中，相位分集加權疊加并取最大值的過程描述如下：以相位集e[0,2π]， i= 1，2,…I，采用均勻分集方式，相位間隔越小越有利，具體需根據(jù)雷達信號處理運算及 存儲能力來確定分集數(shù)I)中的相位夢?作為V極化通道信號值的附加相位，對Η通道、V通 道信號值進行加權相加。設加權相加后信號最大值為Sni(pk)，其計算方法如下式所示：
[0030] 本發(fā)明的技術效果：
[0031] -、檢測性能穩(wěn)健。本發(fā)明所提方法同時利用了正交雙極化接收通道的信號，有效 地消除了雷達目標極化散射特性未知以及動態(tài)起伏給檢測帶來的不利影響，對各類極化散 射特性的目標均具有穩(wěn)定的檢測性能。
[0032] 二、簡單實用。本發(fā)明所提方法不需要目標極化散射特性等先驗信息，也無需進行 復雜的極化估計運算，僅需要對兩個極化通道信號先后進行"低門限初檢測"和"高門限確 認檢測"，即可充分發(fā)揮雙極化接收對雷達目標檢測帶來的潛力，因此本方法計算量少、簡 單實用。
【附圖說明】
[0033] 圖1為本發(fā)明所提方法的信號檢測處理流程示意圖；
[0034] 圖2為本發(fā)明所提方法中高門限確認檢測處理的流程圖；
[0035] 圖3為利用本發(fā)明所提出的檢測方法與常規(guī)CFAR檢測性能對比。
【具體實施方式】
[0036] 以下結合附圖對本發(fā)明的實施方式作進一步說明。
[0037] 圖1為本發(fā)明所提方法的信號處理流程示意圖。主要包括下述步驟：1)利用同一 時鐘信號源提供的同步采樣時鐘對H、V兩個極化通道的中頻信號進行同步采樣、數(shù)字正交 化，形成兩路復信號數(shù)據(jù)序列；2)對兩路復信號數(shù)據(jù)序列分別進行匹配濾