寬帶雷達距離擴展目標檢測算法研究.pdf

1、與傳統(tǒng)的窄帶雷達相比，寬帶雷達因為帶寬的增加，提高了雷達的距離分辨率。寬帶雷達信號具有較多的優(yōu)點，距離分辨率的提高可以更加精確的測量目標的位置和運動參數(shù)；含有更多的信息量，可獲得更多和更為精細的目標和環(huán)境信息；可以對目標進行逆合成孔徑雷達成像處理和對陸地海洋進行二維甚至三維測繪，也更有利于雷達目標的分類與識別。作為雷達信號處理的重要方面，寬帶雷達信號檢測的理論與方法，與傳統(tǒng)雷達使用的窄帶信號的檢測理論與方法也存在很大的不同。隨著雷達信號

2、帶寬的增加，距離分辨率的提高，寬帶雷達將目標上的散射中心沿著徑向上分布到了多個距離分辨單元中，形成了距離擴展目標，其包絡信號就是高分辨距離像信號。由于目標回波模型的明顯差異，傳統(tǒng)的窄帶恒虛假檢測因為目標散射中心回波能量泄漏到了參考單元，傳統(tǒng)的窄帶雷達檢測算法對寬帶雷達信號的距離擴展目標失效或效果不佳，需要研究專門針對寬帶雷達信號距離擴展目標的檢測算法。而目標相對雷達的運動使得目標上的散射中心在不同回波之間處于不同的距離分辨單元內，有的甚

3、至位于不同的多普勒分辨單元內，從而增加了寬帶雷達距離擴展目標檢測的難度。
　　本文主要針對以衛(wèi)星和彈道導彈為探測目標的空間目標監(jiān)視與彈道導彈預警的寬帶雷達的距離擴展目標的檢測問題進行研究討論。此類雷達因為作用距離較遠，回波的背景噪聲可以用高斯分布白噪聲進行描述。本文的具體工作包括如下幾個方面：
　　針對單個回波的寬帶雷達距離擴展目標檢測問題，分析研究了寬帶雷達產(chǎn)生的高分辨率一維距離像信號的概率密度分布，根據(jù)有無目標時回波信號

4、的差異，提出了一種基于正態(tài)性檢驗的距離擴展目標檢測算法。將回波信號的復高分辨率一維距離像實部和虛部合并為一個向量，計算三階統(tǒng)計量和四階統(tǒng)計量來對向量的正態(tài)性進行檢驗，從而實現(xiàn)對寬帶雷達距離擴展目標的檢測判決。理論分析表明正態(tài)性檢驗檢測器不需要對目標散射中心分布的先驗信息，計算機仿真試驗表明其具有比能量積累檢測器更好的檢測性能。
　　對于寬帶雷達距離擴展目標得到的高分辨一維距離像，分析研究了其頻域與時域的特性，可以將距離擴展目標的包

5、絡信號看作是頻譜分析的結果，對應的傅里葉變換即是由散射中心位置和強度決定的多個諧波和的形式，由此提出了一種基于諧波數(shù)估計的寬帶雷達距離擴展目標檢測器算法。理論分析表明該檢測器不依賴于目標上散射中心的沿著徑向距離上的分布信息，計算機仿真試驗的結果表明，該檢測器對散射中心分布稀疏的目標，具有比能量積累檢測器更好的性能。
　　從多散射中心模型入手分析了寬帶雷達距離擴展目標信號相鄰回波互相關系數(shù)的特點，進而提出了一種互相關系數(shù)累加檢測器。

6、分析了在沒有回波信號時高斯噪聲互相關系數(shù)的概率分布，給出了恒虛警檢測的門限。分析研究了用頻率慢時間維子空間模型描述具有勻速運動的寬帶雷達距離擴展目標信號，在回波信號的各距離分辨單元，可以將信號看作是以慢時間為變量的單頻諧波信號，利用傅里葉變換的信號能量集聚性可以實現(xiàn)對目標信號能量的積累。由此提出了慢時間譜積累檢測器。理論分析和模擬數(shù)據(jù)的計算機仿真試驗表明慢時間譜積累檢測器不需要目標散射中心分布運動的先驗信息，具有比 NSDD-GLRT檢

7、測器更好的檢測性能。
　　分析研究了寬帶雷達距離擴展目標相鄰回波信號互相關序列最大值與目標運動情況的特定關系。在互相關序列序號與互相關延遲變量的二維平面上，互相關系列最大值因為目標不同的運動情況具有不同的幾何特性。進而提出了使用Hough變換來檢測勻加速運動情況下互相關序列最大值形成的直線，用基于遞推最小二乘的動態(tài)規(guī)劃算法來檢測在勻加加速運動情況下互相關序列最大值形成的二次曲線并估計運動參數(shù)。分析研究了利用離散傅里葉變換計算沒有目