基于張量積的uhf波段多通道雷達徑向速度檢測方法
【專利摘要】本發明公開了一種基于張量積的UHF波段多通道雷達徑向速度檢測方法，主要解決現有技術在天線方位孔徑受限下慢速動目標檢測概率低和徑向速度估計精度低之問題。其實現過程為：把雷達接收到的數據矢量進行張量積操作得到虛擬孔徑擴展后的數據；對搜索雜波導向矢量和搜索目標導向矢量分別進行張量積操作得到虛擬孔徑擴展后的搜索雜波導向矢量和目標導向矢量；由虛擬孔徑擴展后的搜索雜波導向矢量和搜索目標導向矢量張成搜索信號子空間；利用信號子空間擬合估計出目標的徑向速度。本發明具有慢速目標檢測概率高和徑向速度估計精度高之優點，用于在天線方位孔徑受限下的慢速目標徑向速度的估計。
【專利說明】基于張量積的UHF波段多通道雷達徑向速度檢測方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于雷達探測【技術領域】，涉及慢速目標的檢測及徑向速度的估計，具體地說是一種采用信號子空間擬合并基于張量積的UHF波段多通道雷達慢速擴展目標檢測方法，用于在天線孔徑受限條件下以較高檢測概率檢測慢速目標并以較高精度估計目標徑向速度。
【背景技術】
[0002]UHF波段機載多通道SAR-GMTI雷達綜合利用合成孔徑雷達(SAR)技術與地面運動目標檢測(GMTI)技術，能同時獲取監視區域的高分辨率靜態信息和實時動態信息；并且具有葉簇穿透能力，是檢測林下運動目標的有效途徑，因此UHF波段機載多通道SAR-GMTI雷達在民用和軍用均有重要的應用價值。
[0003]對于動目標的檢測，空時自適應處理STAP(Space Time Adaptive Processing)是重要的一種檢測方法。1994年保錚等人曾在文章“機載雷達空時二維信號處理”(《現代雷達》1994年2月16卷第I期38-48頁)中提出機載雷達空時二維信號處理的工作原理，并對當前有可能實現的方案進行了分析研究；隨后研究者們在這方面做了深入細致的研究，2000年王彤等人曾在文章“地面慢速目標檢測的STAP方法”(《電子學報》2000年9月28卷第9期第123-125頁)中提出了利用空時自適應技術能有效地抑制主瓣雜波，提高機載火控雷達對慢速目標的檢測性能。但UHF波段的機載雷達因其天線方位孔徑與波長之比要比X波段小得多，采用空時自適應處理技術在抑制雜波的同時也會全部或部分對消慢速目標信號，導致主瓣雜波區的動目標檢測能力會下降；同時為了獲得較高的方位分辨率，機載UHF波段雷達的合成孔徑時間要比X波段雷達長得多，隨著合成孔徑時間的增加，動目標散焦會更嚴重，此時，傳統基于點目標假設的自適應匹配濾波方法(AMF)將失效，這是UHF波段雷達檢測地面動目標固有缺陷。
【發明內容】
[0004]本發明的目的在于克服上述已有技術的不足，提供一種基于張量積的UHF波段多通道雷達徑向速度檢測方法，以解決在方位孔徑受限條件下，提高在低速區的動目標檢測概率和測速精度。
[0005]為實現本發明目的而提出的基于張量積的UHF波段多通道雷達徑向速度檢測方法包括如下步驟:
[0006](I)在SAR圖像域對多通道數據進行張量積操作得到虛擬孔徑擴展后的數據矢量
Y.AexCUT，
[0007](2)對搜索雜波導向矢量a。和目標導向矢量\(\)分別進行張量積操作得到虛擬孔徑擴展后的搜索雜波導向矢量和搜索目標導向矢量a_(\)；
[0008](3 )利用虛擬孔徑擴展后的搜索雜波導向矢量a_和搜索目標導向矢量a_ (vr)張成搜索信號子空間Erais ；[0009](4)對擴展后的數據矢量Xraim分別向整個搜索信號子空間Erais和其正交補空間￡^進行投影并計算投影后的能量，根據子空間擬合公式得到目標徑向速度的估計值V
[0010]上述檢測方法中，步驟(1)所述的計算虛擬孔徑擴展后的數據矢量Xmot，按如下步驟進行:
[0011]Ia)機載UHF波段多通道雷達的接收數據矢量x2，...，Xi,...，xM]T ;式中M為機載UHF波段雷達通道數，Xi為第i個通道接收數據，上標T表示轉置操作。
[0012]Ib)根據接收數據矢量Xot，利用張量積操作獲得虛擬孔徑擴展后的數據矢量Xexcm，表達式為:
[0013]
【權利要求】
1.一種基于張量積的UHF波段多通道雷達徑向速度檢測方法，其特征在于:包括如下步驟: (1)在SAR圖像域對多通道數據進行張量積操作得到虛擬孔徑擴展后的數據矢量Y.AexCUT， (2)對搜索雜波導向矢量a。和目標導向矢量\(\)分別進行張量積操作得到虛擬孔徑擴展后的搜索雜波導向矢量和搜索目標導向矢量a_(\)； (3)利用虛擬孔徑擴展后的搜索雜波導向矢量a_和搜索目標導向矢量a_(\)張成搜索信號子空間Erais ； (4)對虛擬孔徑擴展后的數據矢量Xexcm分別向搜索信號子空間Erais和其正交補空間E x進行投影并計算投影后的能量，根據信號擬合方法得到估計的目標徑向速度^。
2.根據權利要求1所述的UHF波段多通道雷達徑向速度檢測方法，其特征在于其中步驟(I)所述的計算虛擬孔徑擴展后的數據矢量X遍，按如下步驟進行: 2a)機載UHF波段多通道雷達的接收數據矢量Xot= [X1, x2，...，Xi,...，xM]T ;式中M為機載UHF波段雷達通道數，Xi為第i個通道接收數據，上標T表示轉置操作； 2b)根據接收數據矢量XOT，利用張量積操作獲得虛擬孔徑擴展后的數據矢量Xexcm,表達式為:
3.根據權利要求1所述的UHF波段多通道雷達徑向速度檢測方法，其特征在于其中步驟(2)所述的由搜索雜波導向矢量a。和目標導向矢量\(\)得到虛擬孔徑擴展后的搜索雜波導向矢量a_和搜索目標導向矢量a_(\)，按如下步驟進行: 3a)設C^d2，…dM為雷達通道的相位中心間距，Va為雷達平臺速度，^為搜索目標的徑向速度；設搜索雜波導向矢量為\=[1...1]τ，搜索目標的導向矢量為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)根據矩陣張量積理論，利用如下公式計算虛擬孔徑擴展后的搜索雜波導向矢量a_和搜索目標導向矢量SexsOO:
4.根據權利要求1所述的UHF波段多通道雷達徑向速度檢測方法，其中步驟(3)所述的搜索信號子空間Erais按如下進行計算:
Eexs=Span {aexc, aexs (vr)} 其中Span為子空間的生成，搜索信號子空間Erais由搜索雜波導向矢量a_和搜索目標導向矢量Sexs(V11)張成，即:
Eexs=Span {aexc, aexs (vr)} = Ik1Bex^k2Bexs (vr)} 式中kp k2為常數。
5.根據權利要求1所述的UHF波段多通道雷達徑向速度檢測方法，其特征在于所述步驟(4)中的根據信號擬合方法得到估計的目標徑向速度<，按如下步驟進行: 5a)利用如下公式計算虛擬孔徑擴展后的數據矢量Χ?αιτ向搜索信號子空間Erais的投影及其投影后的能量:
【文檔編號】G01S7/41GK103792523SQ201410079277
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2014年3月5日 優先權日:2014年3月5日
【發明者】賀順, 李國民, 張釋如, 候穎, 王瑜 申請人:西安科技大學