CN101881825A

CN101881825A - 利用延时的frft模之差的动目标检测器

Info

Publication number: CN101881825A
Application number: CN 200910137141
Authority: CN
Inventors: 关键; 李宝; 郭海燕
Original assignee: Naval Aeronautical Engineering Institute of PLA
Current assignee: Naval Aeronautical Engineering Institute of PLA
Priority date: 2009-05-06
Filing date: 2009-05-06
Publication date: 2010-11-10

Abstract

本发明公开了一种利用延时的FRFT模之差的动目标检测器，该技术属于雷达信号处理领域。现有的运动目标检测方法主要有基于统计模型、分形和现代信号处理技术的方法，这些方法存在适用范围窄、背景杂波和干扰抑制不理想和实施困难等弱点。本发明采用接收信号与其延时信号的FRFT模之差的最大正值为检测统计量。该检测器能抑制干扰和杂波，对信杂比有一定的改善，在低信杂比下能有效的检测动目标。由于简单易实现，可以应用于各种侦察和警戒雷达的信号处理系统，具有推广应用价值。

Description

利用延时的FRFT模之差的动目标检测器

一、技术领域

本发明涉及雷达信号处理领域中的一种利用延时的FRFT模之差的动目标检测器，适用于各种成像侦察和预警雷达的信号处理系统。

二、背景技术

动目标的有效检测一直是一个热点。处理此问题的传统方法是基于杂波统计模型的检测方法，此类方法首要问题是建立杂波的统计模型。之后，一些学者另辟蹊径，将分形理论应用于海杂波等一些满足分形特性的杂波环境。一般利用目标回波的分形维数低于杂波回波的分形维数这一特征检测目标。随着现代信号处理技术的发展，现代信号处理技术在动目标检测中得到广泛的应用，其中常见的有：短时Fourier变换、Wigner分布、Wigner-Vill分布、Wigner-Hough变换和分数阶Fourier变换(FRFT)等。此类方法均是基于对线性调频信号(LFM)良好的能量聚集性。通常动目标的回波可近似建模为LFM信号，因此采用现代信号处理技术及其相关性质可有效的检测动目标。

现有的动目标检测技术在实际应用中都存在一些问题，比如，基于杂波统计模型的方法需要建立背景准确的统计模型，而现实应用中由于对实时性的要求，不易建立准确的统计模型；分形方法需要大量数据，运算量大，实时性差，工程上不易实现，而且只对具有分形特性的背景有效；现有的现代信号处理技术虽能较好的聚集目标能量，但对背景干扰和杂波的抑制却不够理想，因此信杂比较低时，无法有效地检测目标。对应的实际工程问题比如：SAR中检测动目标时如何抑制静止背景、ARM导弹检测时如何有效的抑制载机信号、海杂波背景检测匀加速运动目标时如何抑制海杂波等。以上的这些问题限制了这些方法在实际中的应用。

三、发明内容

1.要解决的技术问题

本发明的目的在于提供一种利用延时的FRFT模之差的动目标检测器。该检测器是通过接收信号与其延时信号的FRFT模之差抑制类似于单频信号的背景干扰，并用模之差的最大值检测动目标。此检测器能抑制回波类似于单频信号的杂波，也能抑制杂波谱具有一定稳定性的杂波，且能很好的积累动目标能量，改善信杂比，因此适用于低信杂比下的动目标检测。同时，本检测器需要数据少，实时性强，易于实现。

2.技术方案

本发明所述的一种利用延时的FRFT模之差的动目标检测器，包括以下技术措施：首先对视频的N点回波信号进行分段，分别为0～N-m和m～N两段，然后对两段数据分别做FRFT并取模，并将两者相减，取差值的最大正值为检测统计量，将其与给定虚警概率下的检测门限进行比较，如果其超过检测门限，判决为存在动目标信号，否则判决为无动目标信号。

3.有益效果

本发明相比背景技术具有如下的优点：

(1)适用范围较广，比如：SAR动目标检测、海面匀加速运动目标检测和反辐射导弹检测等；

(2)所需数据较少，实时性好，算法简单，容易实现；

(3)能有效抑制回波类似于单频信号的杂波，也能抑制杂波谱具有一定稳定性的杂波，改善信杂比。例如可抑制海杂波、反辐射导弹检测中的载机干扰和SAR动目标检测中的静止背景等；

(4)在低信杂比下能有效检测动目标。

四、附图说明

说明书附图是本发明的实施原理流程图。

五、具体实施方式

以下结合说明书附图对本发明作进一步详细描述。参照说明书附图，本发明的具体实施方式分以下几个步骤：

(1)从雷达天线回来的信号经放大和混频后，送入计算装置1，以选取回波数据s(n)以及延迟数据s(n-m)。

(2)计算装置2接收计算装置1的回波数据s(n)，完成FRFT，并求其模|F[s(n)]|。

(3)计算装置3接收计算装1的延迟数据s(n-m)，完成FRFT，并求其模|F[s(n-m)]|。

(4)计算装置4接收计算装置2和3的输出结果，并完成运算|F[s(n)]|-F[s(n-m)]|。

(5)计算装置5接收计算装置4的输出数据，并搜索其最大值，得到检测统计量。

(6)将该检测统计量与给定虚警概率下的检测门限一同送入比较器6，进行比较，如果检测统计量超过检测门限，判决为存在动目标信号，否则判决为没有动目标信号。

Claims

1.利用延时的FRFT模之差的动目标检测器，其特征在于包括以下技术措施：

(1)回波数据分段，分别分为0～N-m和m～N两段；

(2)计算两段数据的FRFT模值，然后计算两者之差；

(3)以模之差的最大正值为检测统计量，并与固定门限相比较判定是否存在动目标。

2.根据权利要求1所述的动目标检测器，其回波数据分段特征在于以下技术措施步骤：回波分为0～N-m和m～N两段，m的取值需要考虑以下问题，不能太大，太大会使得有用数据减少，并且有可能导致延时后目标已经离开本距离单元；取值也不能太小，太小会使得两者相减对消掉部分目标信号能量，最佳效果就是足够的延时使得两段数据目标的FRFT谱完全分离，作者给出最理想的m取值范围：m≥4π/μγ²，其中，γ＝T_d/f_s为量纲归一化因子，f_s为采样频率，T_d为信号时长，μ为调频率，然而实际应用中完全可以小于4π/μγ²，作者通过多次试验分析得到的结论是：如接收数据较多，且条件允许大的延时，则取4π/μγ²左右；如果接收数据比较少，但信噪比较高时，m可选择π/μγ²左右；接收数据少，信噪比较低时，m选择2π/μγ²左右即可。

3.根据权利要求1所述的动目标检测器，两段数据FRFT模之差抑制杂波的特征在于以下技术措施步骤：对于短时间内具有谱稳定性的杂波，两模之差可对消杂波；对于回波类似于单频信号叠加的杂波或者干扰，两模之差可以完全对消单频部分；对于其它类型杂波，两模之差对消杂波能力减弱；对于回波类似于线性调频信号的动目标，两模之差可很好的保留目标能量，基本没能量损失。