CN106597402B - 一种基于统计规律的自适应动目标显示方法 - Google Patents

一种基于统计规律的自适应动目标显示方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于脉冲压缩雷达技术领域，涉及自适应动目标显示，可用于雷达信号处理，公开了一种基于统计规律的自适应动目标显示方法。本发明在经过零频滤波处理之后，零速目标被滤除；经过分段按统计规律进行频率估计并完成滤波后，两侧较高的杂波被滤除，且两个目标幅度未发生明显改变，该方法准确有效。

Description

一种基于统计规律的自适应动目标显示方法
技术领域
本发明属于脉冲压缩雷达技术领域，涉及自适应动目标显示，可用于雷达信号处理，涉及一种基于统计规律的自适应动目标显示方法。
背景技术
动目标显示技术是一种可以将目标信号显示杂波区抑制的技术。其主要是通过回波的多普勒频移来判断是静止杂波还是运动的真实目标。也就是说早期的动目标显示技术是只能对静止的杂波或者目标有抑制作用，对于具有一定运动速度的运动杂波没有效果，在频域上分析就是只消除零频附近的杂波，对于具有一定多普勒频移的运动杂波是没有办法的。
随着技术的进步，谱估计理论又被提出。人们设想首先设计出一组动目标显示(MTI)滤波器，使得该组滤波器可以均匀覆盖检测频率上的所有频率，然后对运动杂波谱完成估计，选择相应频率的滤波器，将杂波进行滤除。该技术整体处理过程中，滤波器系数可以提前设计好，最后影响系统性能的一般是谱估计的准确性。如果谱估计技术可以简单准确的估计运动杂波的频率，就可以使得整个雷达系统在性能良好的基础上，快速简单的进行实现。但运动杂波频点在一定距离范围内满足统计规律，但单个距离点上没有明确的规律，由此使得运动杂波中心频率的估计不易得到。权系数法就是以上描述的方法中具体的一种，但该方法并未使用统计规律对运动杂波进行估计，导致运动杂波谱中心估计误差较大。
发明内容
(一)发明目的
本发明的目的是：针对上述自适应动目标显示方法中存在的问题，提出一种基于统计规律的自适应动目标显示方法，以准确确定运动杂波频率，选择合适的滤波器完成运动杂波的滤除。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于统计规律的自适应动目标显示方法，其包括以下步骤：
步骤1：根据雷达系统参数，设计一组零频MTI滤波器系数W(f0)，f0＝0Hz，W(f0)的阶数为n；
步骤2：通过旋转因子得到中心频率为fj的MTI滤波器组系数W(fj)＝HW(f0),H＝diag{exp[j2πfjT,j2πfj2T,j2πfj3T,...,j2πfjnT]}，T为雷达的脉冲重复周期；
步骤3：对t1时刻及以前n-1个时刻进行脉冲压缩处理后的复信号进行零频MTI滤波处理得重复上述操作，得到t2,...,tm时刻零频MTI滤波处理结果 tm＝t1+mT，m为雷达天线一个扇区所包含的脉冲回波个数；
其中，为脉冲压缩雷达信号处理过程中脉冲压缩处理后的复信号；
步骤4：对进行复信号求模处理，得到 对进行相同距离门的非相参积累求和处理得到i表示脉冲回波信号的距离门号，p为最大的距离门号；
步骤5：对进行单元平均恒虚警检测，得到检测结果目标距离门信息ND1，目标个数为
步骤6：将以步骤5中的目标距离门为分割点，分为段，并进行分段相邻两个脉冲回波信号的复相关运算；
步骤7：对复相关运算结果进行反正切运算；
步骤8：对第一段F11,F21,…,Fm1内的频率值按出现次数进行统计，记录出现次数最多的频率值fc1，同样可以得到各段内出现次数最多的频率值根据步骤2选择相应频率点上的滤波器系数
步骤9：对t1时刻及之后n-1个时刻进行零频MTI处理后的复信号进行分段二级MTI滤波处理；
步骤10：重复步骤9，得到分别对其进行复信号求模处理，并对求模结果进行相应距离门的非相参积累求和处理；
步骤11：对进行单元平均恒虚警检测，得到雷达会波信号中目标的距离们信息，即t1时刻自适应动目标显示方法的结果。
其中，所述步骤4中，复信号求模处理的结果为：
其中，所述步骤6中，所分得的段为：
其中，所述步骤6中，所分得的段中，进行分段相邻两个脉冲回波信号的复相关运算结果为：
其中，所述步骤7中，反正切运算的结果为：
其中，所述步骤9中，所述二级MTI滤波处理结果为：
表示t1时刻由步骤5得到的第一个目标的二级MTI处理后的复信号，表示t1时刻由步骤5得到的第一个目标的零频MTI处理后的复信号，为第段数据。
其中，所述步骤10中，复信号求模处理的结果为：
其中，所述步骤10中，对求模结果进行相同距离门的非相参积累求和处理得到 i表示脉冲回波信号的距离门号，p为最大的距离门号。
(三)有益效果
上述技术方案所提供的基于统计规律的自适应动目标显示方法，在经过零频滤波处理之后，零速目标被滤除；经过分段按统计规律进行频率估计并完成滤波后，两侧较高的杂波被滤除，且两个目标幅度未发生明显改变，该方法准确有效。
附图说明
图1是本发明的总流程图；
图2是本发明仿真时雷达回波信号脉冲压缩处理后的波形图；
图3是本发明仿真时雷达回波信号脉冲压缩处理后的三维图；
图4是本发明仿真时4阶零频滤波器的幅频响应图；
图5是本发明仿真时零频滤波处理后的波形图；
图6是本发明仿真时零频滤波处理后的三维图；
图7是本发明仿真时第一段按统计规律估计得到频点对应的4阶滤波器的幅频响应图；
图8是本发明仿真时第二段按统计规律估计得到频点对应的4阶滤波器的幅频响应图；
图9是本发明仿真时第三段按统计规律估计得到频点对应的4阶滤波器的幅频响应图；
图10是本发明仿真时雷达回波信号自适应动目标显示处理后的波形图；
图11是本发明仿真时雷达回波信号自适应动目标显示处理后的三维图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
参照图1，本发明的实现步骤如下：
步骤1：根据雷达系统参数，设计一组零频MTI滤波器系数W(f0)，f0＝0Hz，W(f0)的阶数为n；
步骤2：通过旋转因子得到中心频率为fj的MTI滤波器组系数W(fj)＝HW(f0),H＝diag{exp[j2πfjT,j2πfj2T,j2πfj3T,...,j2πfjnT]}，T为雷达的脉冲重复周期；
步骤3：对t1时刻及以前n-1个时刻进行脉冲压缩处理后的复信号进行零频MTI滤波处理得重复上述操作，得到t2,...,tm时刻零频MTI滤波处理结果 tm＝t1+mT，m为雷达天线一个扇区所包含的脉冲回波个数；
其中，为脉冲压缩雷达信号处理过程中脉冲压缩处理后的复信号；
步骤4：对进行复信号求模处理：
对进行相同距离门的非相参积累求和处理得到i表示脉冲回波信号的距离门号，p为最大的距离门号；
步骤5：对进行单元平均恒虚警检测，得到检测结果目标距离门信息ND1，目标个数为
步骤6：将以步骤5中的目标距离门为分割点，分为段得到：
分段时注意把目标复信号剔除，进行分段相邻两个脉冲回波信号的复相关运算：
步骤7：对进行反正切运算得到：
步骤8：对第一段F11,F21,…,Fm1内的频率值按出现次数进行统计，记录出现次数最多的频率值fc1，同样可以得到各段内出现次数最多的频率值根据(2)选择相应频率点上的滤波器系数
步骤9：对t1时刻及之后n-1个时刻进行零频MTI处理后的复信号进行分段二级MTI滤波处理得到：
表示t1时刻由(5)得到的第一个目标的二级MTI处理后的复信号，表示t1时刻由(5)得到的第一个目标的零频MTI处理后的复信号，为第段数据；
步骤10：重复步骤(9)，得到分别对其进行复信号求模处理：
对求模结果进行相同距离门的非相参积累求和处理得到i表示脉冲回波信号的距离门号，p为最大的距离门号；
步骤11：对进行单元平均恒虚警检测，得到雷达会波信号中目标的距离们信息，即t1时刻自适应动目标显示方法的结果。
本发明的效果通过以下仿真实验进一步说明：
(1)实验场景：雷达回波仿真信号使用线性调频信号，在回波中设定三个目标，第一个为800点处的静止目标，第二个目标为1000点处的运动目标，第三个目标为2750点处的运动目标。雷达的脉冲重复频率为400Hz，杂波区域限定在200-1800点距离范围内。
(2)仿真内容：
仿真1，根据以上要求，限定一个CPI内包含28个PRT，图2给出脉冲压缩后波形图，图3给出脉冲压缩结果的三维图；
仿真2，图4为4阶零频滤波器的幅频响应图；
仿真3，图5为零频滤波处理后的波形图，图6为零频滤波处理结果的三维图；
仿真4，图7为第一段用本发明的方法得到的估计频率f1对应的滤波器的频率响应图，图8为第二段用本发明的方法得到的估计频率f2对应的滤波器的频率响应图，图9为第三段用本发明的方法得到的估计频率f3对应的滤波器的频率响应图；
仿真5，图10为分段不同频率滤波处理后的波形图，图11为分段不同频率滤波处理后的三维图；
(3)仿真结果分析：
从图5可以看出，在经过零频滤波处理之后，零速目标被滤除，剩下两个运动目标，在1000点左右两侧有较高的杂波未被滤除；
从图10可以看出，经过分段按统计规律进行频率估计并完成滤波后，1000点左右两侧较高的杂波被滤除，且两个目标幅度未发生明显改变，由此证明了，本方法有效。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种基于统计规律的自适应动目标显示方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：根据雷达系统参数，设计一组零频MTI滤波器系数W(f0)，f0＝0Hz，W(f0)的阶数为n；
步骤2：通过旋转因子得到中心频率为fj的MTI滤波器组系数W(fj)＝HW(f0),H＝diag{exp[j2πfjT,j2πfj2T,j2πfj3T,...,j2πfjnT]}，T为雷达的脉冲重复周期；
步骤3：对t1时刻及以前n-1个时刻进行脉冲压缩处理后的复信号进行零频MTI滤波处理得重复上述操作，得到t2,...,tm时刻零频MTI滤波处理结果 tm＝t1+mT，m为雷达天线一个扇区所包含的脉冲回波个数；
其中，为脉冲压缩雷达信号处理过程中脉冲压缩处理后的复信号；
步骤4：对进行复信号求模处理，得到 对进行相同距离门的非相参积累求和处理得到i表示脉冲回波信号的距离门号，p为最大的距离门号；
所述步骤4中，复信号求模处理的结果为：
…
步骤5：对进行单元平均恒虚警检测，得到检测结果目标距离门信息ND1，目标个数为
步骤6：将以步骤5中的目标距离门为分割点，分为段，并进行分段相邻两个脉冲回波信号的复相关运算；
所述步骤6中，所分得的段为：
…
所分得的段中，进行分段相邻两个脉冲回波信号的复相关运算结果为：
r11＝Y(t1,0)Y(t2,0)T
r12＝Y(t1,1)Y(t2,1)T
…
r21＝Y(t2,0)Y(t3,0)T
…
…
步骤7：对复相关运算结果进行反正切运算；
所述步骤7中，反正切运算的结果为：
…
步骤8：对第一段F11,F21,…,Fm1内的频率值按出现次数进行统计，记录出现次数最多的频率值fc1，同样可以得到各段内出现次数最多的频率值fc2，…，根据步骤2选择相应频率点上的滤波器系数
步骤9：对t1时刻及之后n-1个时刻进行零频MTI处理后的复信号进行分段二级MTI滤波处理；
所述步骤9中，所述二级MTI滤波处理结果为：
…
表示t1时刻由步骤5得到的第一个目标的二级MTI处理后的复信号，表示t1时刻由步骤5得到的第一个目标的零频MTI处理后的复信号，为第段数据；
步骤10：重复步骤9，得到分别对其进行复信号求模处理，并对求模结果进行相应距离门的非相参积累求和处理；
所述步骤10中，复信号求模处理的结果为：
…
所述步骤10中，对求模结果进行相同距离门的非相参积累求和处理得到 i表示脉冲回波信号的距离门号，p为最大的距离门号；
步骤11：对进行单元平均恒虚警检测，得到雷达回波信号中目标的距离门信息，即t1时刻自适应动目标显示方法的结果。
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