基于張量積的uhf波段多通道雷達(dá)徑向速度檢測(cè)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于張量積的UHF波段多通道雷達(dá)徑向速度檢測(cè)方法，主要解決現(xiàn)有技術(shù)在天線方位孔徑受限下慢速動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)概率低和徑向速度估計(jì)精度低之問(wèn)題。其實(shí)現(xiàn)過(guò)程為：把雷達(dá)接收到的數(shù)據(jù)矢量進(jìn)行張量積操作得到虛擬孔徑擴(kuò)展后的數(shù)據(jù)；對(duì)搜索雜波導(dǎo)向矢量和搜索目標(biāo)導(dǎo)向矢量分別進(jìn)行張量積操作得到虛擬孔徑擴(kuò)展后的搜索雜波導(dǎo)向矢量和目標(biāo)導(dǎo)向矢量；由虛擬孔徑擴(kuò)展后的搜索雜波導(dǎo)向矢量和搜索目標(biāo)導(dǎo)向矢量張成搜索信號(hào)子空間；利用信號(hào)子空間擬合估計(jì)出目標(biāo)的徑向速度。本發(fā)明具有慢速目標(biāo)檢測(cè)概率高和徑向速度估計(jì)精度高之優(yōu)點(diǎn)，用于在天線方位孔徑受限下的慢速目標(biāo)徑向速度的估計(jì)。
【專利說(shuō)明】基于張量積的UHF波段多通道雷達(dá)徑向速度檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于雷達(dá)探測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及慢速目標(biāo)的檢測(cè)及徑向速度的估計(jì)，具體地說(shuō)是一種采用信號(hào)子空間擬合并基于張量積的UHF波段多通道雷達(dá)慢速擴(kuò)展目標(biāo)檢測(cè)方法，用于在天線孔徑受限條件下以較高檢測(cè)概率檢測(cè)慢速目標(biāo)并以較高精度估計(jì)目標(biāo)徑向速度。
【背景技術(shù)】
[0002]UHF波段機(jī)載多通道SAR-GMTI雷達(dá)綜合利用合成孔徑雷達(dá)(SAR)技術(shù)與地面運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)(GMTI)技術(shù)，能同時(shí)獲取監(jiān)視區(qū)域的高分辨率靜態(tài)信息和實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)信息；并且具有葉簇穿透能力，是檢測(cè)林下運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的有效途徑，因此UHF波段機(jī)載多通道SAR-GMTI雷達(dá)在民用和軍用均有重要的應(yīng)用價(jià)值。
[0003]對(duì)于動(dòng)目標(biāo)的檢測(cè)，空時(shí)自適應(yīng)處理STAP(Space Time Adaptive Processing)是重要的一種檢測(cè)方法。1994年保錚等人曾在文章“機(jī)載雷達(dá)空時(shí)二維信號(hào)處理”(《現(xiàn)代雷達(dá)》1994年2月16卷第I期38-48頁(yè))中提出機(jī)載雷達(dá)空時(shí)二維信號(hào)處理的工作原理，并對(duì)當(dāng)前有可能實(shí)現(xiàn)的方案進(jìn)行了分析研究；隨后研究者們?cè)谶@方面做了深入細(xì)致的研究，2000年王彤等人曾在文章“地面慢速目標(biāo)檢測(cè)的STAP方法”(《電子學(xué)報(bào)》2000年9月28卷第9期第123-125頁(yè))中提出了利用空時(shí)自適應(yīng)技術(shù)能有效地抑制主瓣雜波，提高機(jī)載火控雷達(dá)對(duì)慢速目標(biāo)的檢測(cè)性能。但UHF波段的機(jī)載雷達(dá)因其天線方位孔徑與波長(zhǎng)之比要比X波段小得多，采用空時(shí)自適應(yīng)處理技術(shù)在抑制雜波的同時(shí)也會(huì)全部或部分對(duì)消慢速目標(biāo)信號(hào)，導(dǎo)致主瓣雜波區(qū)的動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)能力會(huì)下降；同時(shí)為了獲得較高的方位分辨率，機(jī)載UHF波段雷達(dá)的合成孔徑時(shí)間要比X波段雷達(dá)長(zhǎng)得多，隨著合成孔徑時(shí)間的增加，動(dòng)目標(biāo)散焦會(huì)更嚴(yán)重，此時(shí)，傳統(tǒng)基于點(diǎn)目標(biāo)假設(shè)的自適應(yīng)匹配濾波方法(AMF)將失效，這是UHF波段雷達(dá)檢測(cè)地面動(dòng)目標(biāo)固有缺陷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服上述已有技術(shù)的不足，提供一種基于張量積的UHF波段多通道雷達(dá)徑向速度檢測(cè)方法，以解決在方位孔徑受限條件下，提高在低速區(qū)的動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)概率和測(cè)速精度。
[0005]為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的而提出的基于張量積的UHF波段多通道雷達(dá)徑向速度檢測(cè)方法包括如下步驟:
[0006](I)在SAR圖像域?qū)Χ嗤ǖ罃?shù)據(jù)進(jìn)行張量積操作得到虛擬孔徑擴(kuò)展后的數(shù)據(jù)矢量
Y.AexCUT，
[0007](2)對(duì)搜索雜波導(dǎo)向矢量a。和目標(biāo)導(dǎo)向矢量\(\)分別進(jìn)行張量積操作得到虛擬孔徑擴(kuò)展后的搜索雜波導(dǎo)向矢量和搜索目標(biāo)導(dǎo)向矢量a_(\)；
[0008](3 )利用虛擬孔徑擴(kuò)展后的搜索雜波導(dǎo)向矢量a_和搜索目標(biāo)導(dǎo)向矢量a_ (vr)張成搜索信號(hào)子空間Erais ；[0009](4)對(duì)擴(kuò)展后的數(shù)據(jù)矢量Xraim分別向整個(gè)搜索信號(hào)子空間Erais和其正交補(bǔ)空間￡^進(jìn)行投影并計(jì)算投影后的能量，根據(jù)子空間擬合公式得到目標(biāo)徑向速度的估計(jì)值V
[0010]上述檢測(cè)方法中，步驟(1)所述的計(jì)算虛擬孔徑擴(kuò)展后的數(shù)據(jù)矢量Xmot，按如下步驟進(jìn)行:
[0011]Ia)機(jī)載UHF波段多通道雷達(dá)的接收數(shù)據(jù)矢量x2，...，Xi,...，xM]T ;式中M為機(jī)載UHF波段雷達(dá)通道數(shù)，Xi為第i個(gè)通道接收數(shù)據(jù)，上標(biāo)T表示轉(zhuǎn)置操作。
[0012]Ib)根據(jù)接收數(shù)據(jù)矢量Xot，利用張量積操作獲得虛擬孔徑擴(kuò)展后的數(shù)據(jù)矢量Xexcm，表達(dá)式為:
[0013]
【權(quán)利要求】
1.一種基于張量積的UHF波段多通道雷達(dá)徑向速度檢測(cè)方法，其特征在于:包括如下步驟: (1)在SAR圖像域?qū)Χ嗤ǖ罃?shù)據(jù)進(jìn)行張量積操作得到虛擬孔徑擴(kuò)展后的數(shù)據(jù)矢量Y.AexCUT， (2)對(duì)搜索雜波導(dǎo)向矢量a。和目標(biāo)導(dǎo)向矢量\(\)分別進(jìn)行張量積操作得到虛擬孔徑擴(kuò)展后的搜索雜波導(dǎo)向矢量和搜索目標(biāo)導(dǎo)向矢量a_(\)； (3)利用虛擬孔徑擴(kuò)展后的搜索雜波導(dǎo)向矢量a_和搜索目標(biāo)導(dǎo)向矢量a_(\)張成搜索信號(hào)子空間Erais ； (4)對(duì)虛擬孔徑擴(kuò)展后的數(shù)據(jù)矢量Xexcm分別向搜索信號(hào)子空間Erais和其正交補(bǔ)空間E x進(jìn)行投影并計(jì)算投影后的能量，根據(jù)信號(hào)擬合方法得到估計(jì)的目標(biāo)徑向速度^。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的UHF波段多通道雷達(dá)徑向速度檢測(cè)方法，其特征在于其中步驟(I)所述的計(jì)算虛擬孔徑擴(kuò)展后的數(shù)據(jù)矢量X遍，按如下步驟進(jìn)行: 2a)機(jī)載UHF波段多通道雷達(dá)的接收數(shù)據(jù)矢量Xot= [X1, x2，...，Xi,...，xM]T ;式中M為機(jī)載UHF波段雷達(dá)通道數(shù)，Xi為第i個(gè)通道接收數(shù)據(jù)，上標(biāo)T表示轉(zhuǎn)置操作； 2b)根據(jù)接收數(shù)據(jù)矢量XOT，利用張量積操作獲得虛擬孔徑擴(kuò)展后的數(shù)據(jù)矢量Xexcm,表達(dá)式為:

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的UHF波段多通道雷達(dá)徑向速度檢測(cè)方法，其特征在于其中步驟(2)所述的由搜索雜波導(dǎo)向矢量a。和目標(biāo)導(dǎo)向矢量\(\)得到虛擬孔徑擴(kuò)展后的搜索雜波導(dǎo)向矢量a_和搜索目標(biāo)導(dǎo)向矢量a_(\)，按如下步驟進(jìn)行: 3a)設(shè)C^d2，…dM為雷達(dá)通道的相位中心間距，Va為雷達(dá)平臺(tái)速度，^為搜索目標(biāo)的徑向速度；設(shè)搜索雜波導(dǎo)向矢量為\=[1...1]τ，搜索目標(biāo)的導(dǎo)向矢量為as (vr) = [l, exp(j4 π vr Δ t2/ λ )，…，exp(j4 π 'Δ tM/ λ )] τ，式中 Δ Xi=AJya, i=l,…，M ; 3b)根據(jù)矩陣張量積理論，利用如下公式計(jì)算虛擬孔徑擴(kuò)展后的搜索雜波導(dǎo)向矢量a_和搜索目標(biāo)導(dǎo)向矢量SexsOO:

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的UHF波段多通道雷達(dá)徑向速度檢測(cè)方法，其中步驟(3)所述的搜索信號(hào)子空間Erais按如下進(jìn)行計(jì)算:
Eexs=Span {aexc, aexs (vr)} 其中Span為子空間的生成，搜索信號(hào)子空間Erais由搜索雜波導(dǎo)向矢量a_和搜索目標(biāo)導(dǎo)向矢量Sexs(V11)張成，即:
Eexs=Span {aexc, aexs (vr)} = Ik1Bex^k2Bexs (vr)} 式中kp k2為常數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的UHF波段多通道雷達(dá)徑向速度檢測(cè)方法，其特征在于所述步驟(4)中的根據(jù)信號(hào)擬合方法得到估計(jì)的目標(biāo)徑向速度<，按如下步驟進(jìn)行: 5a)利用如下公式計(jì)算虛擬孔徑擴(kuò)展后的數(shù)據(jù)矢量Χ?αιτ向搜索信號(hào)子空間Erais的投影及其投影后的能量:
【文檔編號(hào)】G01S7/41GK103792523SQ201410079277
【公開(kāi)日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2014年3月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月5日
【發(fā)明者】賀順, 李國(guó)民, 張釋如, 候穎, 王瑜 申請(qǐng)人:西安科技大學(xué)