CN109917375B - 低重频短驻留条件下悬停直升机检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种低重频短驻留条件下悬停直升机检测方法，低重频短驻留条件下悬停直升机检测技术通过回波预处理提高旋翼信噪比，通过低门限CFAR和二进制积累可靠检测旋翼回波，通过Hough变换和峰值检测沿多普勒维直线的检测，从而检测悬停直升机。其特征是：悬停直升机检测对雷达脉冲重复频率和驻留时间没有任何要求。

Description

低重频短驻留条件下悬停直升机检测方法

技术领域

本发明属于雷达技术领域，涉及了一种新的低重频短驻留条件下悬停直升机检测技术，该技术用于地面情报雷达在低重频短驻留条件下有效检测悬停直升机。

背景技术

武装直升机可以低空慢速飞行或者悬停，利用地形进行掩护，在靠近战区的位置悬停然后突然跃起攻击或悬停作战。因此悬停直升机检测技术在军事上具有重要的意义。对于传统机扫地面情报雷达来说，考虑到探测距离不模糊以及数据率要求，雷达的脉冲重复频率通常较低，波束驻留时间较短。当直升机悬停时，其回波被杂波所淹没，地面情报雷达低重频短驻留条件下检测悬停直升机成为一个难题。

目前，传统的悬停直升机检测方法主要基于直升机旋翼转动时在时域产生的周期性峰包，通过时域完成悬停直升机的检测。然而该方法对雷达的脉冲重复频率和驻留时间都有较高要求。这种参数要求对于机械扫描的地面情报雷达来说几乎是不可能的。另外，峰包在时域只是周期性地出现在某个脉冲回波中，无法进行有效积累提高信噪比。因此，传统悬停直升机检测方法并不适用于低重频短驻留参数的机扫地面情报雷达。

发明内容

要解决的技术问题

针对传统悬停直升机载检测方法不适用机扫地面情报雷达低重频短驻留参数的缺点，提出一种低重频短驻留条件下悬停直升机检测技术，利用旋翼旋转带来的多普勒域展宽现象，通过检测沿多普勒维的直线进行直升机检测。

技术方案

一种低重频短驻留条件下悬停直升机检测方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：回波预处理：

1a)对每个波束回波进行脉冲压缩处理；

1b)对脉压后回波进行MTI处理，MTI采用两脉冲对消处理方式；

1c)对MTI后回波进行MTD处理，实现相参积累，MTD采用汉明窗加窗FFT处理方式；

1d)对MTD处理后的回波进行波束间非相参积累：

其中，

表示第n个波束MTD后回波，N表示照射到同一个目标的波束总个数，符号|·|表示取绝对值运算；

步骤2：低门限CFAR及圈间二进制积累：

2a)将Y送入CA-CFAR检测器进行恒虚警检测；

2b)将检测结果进行二值化处理，即检测结果非零的值全部置为1；

2c)将波束连续扫描四圈对应的二值化结果相加；

2d)采用2/4准则进行二进制积累，四圈中至少两圈检测到目标才判定为检测到目标；

步骤3：Hough变换及峰值检测：

3a)对圈间二进制积累结果进行Hough变换；

3b)对Hough变换后平面进行求最大值处理；

3c)找出最大值对应的Hough变换前原始平面上的点集的横坐标和纵坐标；

3d)判断对应于多普勒的横坐标的最大值和最小值之差是否大于门限1，对应于距离的纵坐标的最大值和最小值之差是否小于门限2，若两者都满足，则判定为检测到悬停直升机。

有益效果

本发明提出的一种低重频短驻留条件下悬停直升机检测方法，通过回波预处理提高了旋翼多普勒的信噪比，通过低门限CFAR检测及二进制积累保证旋翼多普勒能够被可靠检测，通过Hough变换检测沿多普勒维的直线完成悬停直升机检测。解决了低重频短驻留条件下的悬停直升机检测问题：旋翼旋转在多普勒域的展宽现象，表现在距离多普勒平面上为沿多普勒维的直线，通过检测该直线完成悬停直升机检测。相比时域周期性峰包检测算法，本发明基于旋翼多普勒域展宽特性，对雷达脉冲重复频率和驻留时间没有任何要求。

附图说明

图1是本发明的实现流程图

具体实施方式

现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：

参照图1，本发明的实现步骤如下：

步骤1：回波预处理

1a)对每个波束回波进行脉冲压缩处理；

1b)对脉压后回波进行MTI处理，

X_MTI＝X_PC(1:M-1,:)-X_PC(2:M,:)，

其中X_MTI∈C^(M-1)×L和X_PC∈C^M×L分别表示MTI后回波和脉压后回波，M和L分别表示脉冲数和距离单元数。

1c)对MTI后回波进行MTD处理，实现相参积累，

X_MTD(:,l)＝FFT{X_MTI(:,l)*w,N_fft}l＝1,2,…,L，

其中

表示MTD后回波，w∈C^(M-1)×1表示汉明窗函数，符号FFT{·}表示求快速傅里叶变换运算，N_fft表示FFT的点数。

1d)对MTD处理后的回波进行波束间非相参积累，

其中

表示第n个波束MTD后回波，N表示照射到同一个目标的波束总个数，符号|·|表示取绝对值运算。

步骤2，低门限CFAR及圈间二进制积累：

2a)低门限CFAR检测

2a1)检测参数设置：

2a11)保护单元数设置的准则：在对目标检测单元进行检测时，目标本身不能参与检测门限的估计，对于地面情报雷达通常取单侧保护单元N_p＝1～2；

2a12)参考单元设置准则：选择参考单元，使得样本均值能够反映噪声的变化，对于地面情报雷达通常取单侧参考单元N_r＝4～16；

2a13)虚警概率设置准则：为了让旋翼多普勒较多地过检测门限，虚警概率设置较高，对于地面情报雷达通常取虚警概率P_fa＝1e^-2。

2a2)计算门限因子，

2a3)将Y送入CA-CFAR检测器进行恒虚警检测。

2b)将检测结果进行二值化处理，

其中Z和Y_CFAR分别表示二值化输出和CFAR检测输出。

2c)将波束连续扫描四圈对应的二值化结果相加，

其中Z_SUM表示四圈累积结果，Z_i表示第i圈的二值化输出。

2d)采用2/4准则进行二进制积累，

其中Z₂表示二进制积累结果。

3)Hough变换及峰值检测：

3a)对二进制积累结果进行Hough变换，

H＝Hough{Z₂}，

其中H表示Hough变换后结果，符号Hough{·}表示Hough变换运算。

3b)对Hough变换后结果求最大值，

H_MAX＝max{H}，

其中H_MAX表示H的最大值，符号max{·}表示求最大值运算。

3c)找出H_MAX对应的点集的横坐标和纵坐标，

其中x₁和y₁分别表示H_MAX对应的Z₂的点集的横坐标和纵坐标，符号

表示求Hough变换后结果等于H_MAX的变换前回波的横纵坐标。

3d)判断横坐标(对应于多普勒)的最大值和最小值之差是否大于门限1，纵坐标(对应于距离)的最大值和最小值之差是否小于门限2，若两者都满足，则判定为检测到悬停直升机。即，

其中result表示悬停直升机检测结果，1表示检测到，0表示未检测到，门限T₁表示多普勒门限，通常取4～8，门限T₂表示距离单元门限，通常取1～2，符号min{·}表示求最小值运算，&表示逻辑“与”运算。

Claims (1)

1.一种低重频短驻留条件下悬停直升机检测方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：回波预处理：

1a)对每个波束回波进行脉冲压缩处理；

1b)对脉压后回波进行MTI处理，MTI采用两脉冲对消处理方式；

1c)对MTI后回波进行MTD处理，实现相参积累，MTD采用汉明窗加窗FFT处理方式；

1d)对MTD处理后的回波进行波束间非相参积累：

其中，

表示第n个波束MTD后回波，N表示照射到同一个目标的波束总个数，符号|·|表示取绝对值运算；

步骤2：低门限CFAR及圈间二进制积累：

2a)将Y送入CA-CFAR检测器进行恒虚警检测；

2b)将检测结果进行二值化处理，即检测结果非零的值全部置为1；

2c)将波束连续扫描四圈对应的二值化结果相加；

2d)采用2/4准则进行二进制积累，四圈中至少两圈检测到目标才判定为检测到目标；

步骤3：Hough变换及峰值检测：

3a)对圈间二进制积累结果进行Hough变换；

3b)对Hough变换后平面进行求最大值处理；

3c)找出最大值对应的Hough变换前原始平面上的点集的横坐标和纵坐标；

3d)判断对应于多普勒的横坐标的最大值和最小值之差是否大于门限1，对应于距离的纵坐标的最大值和最小值之差是否小于门限2，若两者都满足，则判定为检测到悬停直升机。

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