CN112198487A - 一种风电场杂波背景下的目标检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种风电场杂波背景下的目标检测方法，包括：计算雷达的PRF；发射PRF的脉冲信号，接收回波信号并对回波信号进行脉冲压缩；对脉压回波信号X进行波束形成；对波束形成后的数据X_L的脉冲维进行多普勒滤波，根据多普勒滤波后的数据Y形成“距离‑多普勒”二维分布图并在多普勒维进行峰值搜索得到N'个距离单元峰值个数大于预设峰值个数；对脉压回波信号进行多普勒滤波，提取每个阵元中第n'个距离单元第q_n'f个多普勒通道滤波后的数据构成矩阵

对

进行波束扫描测角得到第n'个距离单元的测角值θ_n'，N'个距离单元对应的测角值为θ₁,θ₂,…,θ_n',…,θ_N'，根据测角值θ₁,θ₂,…,θ_n',…,θ_N'判断风电场附近是否有目标。本发明提供的方法，引入了多普勒和仰角信息，解决了风电场附近目标的检测问题，提高了在风电场杂波背景下的目标检测能力。

Description

一种风电场杂波背景下的目标检测方法

技术领域

本发明属于雷达技术领域，具体涉及一种风电场杂波背景下的目标检测方法。

背景技术

随着社会快速发展，常规不可再生资源(如煤炭、石油)消耗越来越大，环境日益恶化，开发利用可再生资源显得尤为重要。

风力发电作为一种清洁无污染的可再生能源，近年来在我国得到迅速发展，风电场的规模和风车的结构也越来越大。然而，风电场会对雷达检测目标产生严重的影响。风车主要由叶片、桅杆和机舱组成，桅杆和机舱等产生的杂波多普勒频率为零，易于分析滤除，风车叶片旋转产生的杂波多普勒频率不为零，现有的雷达杂波抑制方法不能将其抑制，所以风车作为一种异常杂波会导致风电场附近目标检测概率下降。

针对风电场杂波检测，可以利用杂波图的恒虚警率检测模型来检测回波中是否有风车信号，或者利用单元平均选小恒虚警率来实现对回波单元中杂波信号的检测。但是，上述方法直接将含有杂波的整个单元的信号滤除，不适用于目标在风电场附近的情况。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种风电场杂波背景下的目标检测方法，包括如下步骤：

步骤1、利用风电场的距离位置信息计算在没有距离模糊情况下雷达的脉冲重复频率PRF；

步骤2、在风电场位置信息确定的范围内发射脉冲重复频率PRF的线性调频脉冲信号，通过一个垂直维有N个阵元的等距线阵接收回波信号，并对所述回波信号进行脉冲压缩处理得到脉压回波信号X，X＝[x₁,x₂,…,x_n,…,x_N]，n＝1,2,…,N，N为等距线阵的阵元数；

步骤3、对所述脉压回波信号X进行波束形成，得到波束形成后的数据X_L；

步骤4、对所述波束形成后的数据X_L的脉冲维进行多普勒滤波，得到多普勒滤波后的数据Y，根据所述多普勒滤波后的数据Y形成“距离-多普勒”二维分布图，从所述“距离-多普勒”二维分布图中确定有M'个距离单元可能有风车或目标，设风车的最大旋转速度为f_rotmax，风车叶片最大旋转速度对应的多普勒频率范围为[-f_dmax,f_dmax]，其中，

λ为回波信号波长，L为风车叶片长度；当目标多普勒频率的绝对值大于风车的最大多普勒频率f_dmax且所述目标多普勒谱显示为一个点，则认为风电场附近有目标；但所述目标多普勒频率也可能在风车叶片最大旋转速度对应的多普勒频率范围[-f_dmax,f_dmax]内，在第m'个距离单元处多普勒谱频率范围[-f_dmax,f_dmax]内进行峰值搜索，其中，m'＝1,2,3,…,M'；若只有一个峰值，则认为所述第m'个距离单元只有一个目标，没有风车，若搜索到N'个距离单元的峰值个数大于预设峰值个数，所述N'个距离单元可能存在风车和目标；

步骤5、对N个阵元的等距线阵中的脉压回波信号X＝[x₁,x₂,…,x_n,…,x_N]的脉冲维进行多普勒滤波，得到多普勒滤波后的数据xa₁,xa₂,…,xa_n,…xa_N，提取每个阵元中第n'个距离单元第q_n'f个多普勒通道的数据构成矩阵

是N×1的矩阵，n'＝1,2,…,N'，f＝1,2,…,Q_n'，Q_n'为第n'个距离单元在风车最大多普勒通道内过检测门限的多普勒通道数，对

进行波束扫描测角得到第n'个距离单元的过检测门限的多普勒通道的测角值θ_n'，

N'个距离单元对应的过检测门限的多普勒通道的测角值θ₁,θ₂,...,θ_n',...,θ_N'，根据所述过检测门限的多普勒通道的测角值θ₁,θ₂,...,θ_n',...,θ_N'判断风电场附近是否有目标。

在本发明的一个实施例中，所述步骤1具体包括：

利用风电场的距离位置信息计算在没有距离模糊情况下雷达的所述脉冲重复频率PRF，所述脉冲重复频率PRF表示为

其中，c为电磁波在空间中的传播速度，为3×10⁸m/s，R_f为风电场与雷达的最大相对距离。

在本发明的一个实施例中，步骤2中对所述回波信号进行脉冲压缩处理得到脉压回波信号X具体包括：

对所述回波信号进行脉冲压缩后处理得到所述脉压回波信号X表示为：X＝[x₁,x₂,…,x_n,…,x_N]，n＝1,2,…,N，N个阵元的等距线阵中第n个阵元的脉压回波信号x_n＝[xn_km]_K×M，k＝1,2,3,…,K，m＝1,2,3,…,M，K表示回波脉冲数，M表示回波信号每个PRT的采样点数，xn_km表示第n个阵元第k个回波脉冲第m个距离单元的脉压回波信号。

在本发明的一个实施例中，步骤3具体包括：

对所述脉压回波信号X用波束形成权矢量W进行波束形成，得到所述波束形成后的数据X_L，所述波束形成后的数据

其中，W＝[w₁,w₂,…,w_n,…,w_N]^T，w_n＝exp(-j2π(n-1)dsinθ₀/λ)，n＝1,2,3,…,N，θ₀为波束指向，exp表示以e为底的指数幂，j表示虚数单位，d表示阵元间距，λ表示回波信号的波长，[]^T表示转置，X_L＝[x'_km]_K×M，x'_km表示波束形成后第k个回波脉冲第m个距离单元的脉压回波信号。

在本发明的一个实施例中，步骤5具体包括：

采用离散傅里叶变换的方法对第n个阵元的脉压回波信号x_n的脉冲维进行多普勒滤波，得到所述多普勒滤波后的数据xa_n，

p＝1,2,…,K，m＝1,2,3,…,M，xan_pm表示第n个阵元第p个多普勒通道第m个距离单元的脉压回波信号；

根据n的取值范围，依次增加n的值，得到N个阵元多普勒滤波后的数据xa₁,xa₂,…,xa_n,…xa_N；

提取每个阵元中第n'个距离单元第q_n'f个多普勒通道的数据构成矩阵

对

进行波束扫描测角表示为：

其中，[]^H表示共轭转置，w_L＝[1,exp(j2πdsinθ/λ),…,exp(j2π(N-1)dsinθ/λ)]^T，θ表示波束扫描的扫描角度，其范围为-α～α，求解

的最大值对应的角度值

即为第n'个距离单元第q_n'f个多普勒通道的测角值，根据f的取值范围，依次增加f的值，得到第n'个距离单元过检测门限的多普勒通道的测角值θ_n'；

根据n'的取值范围，依次增加n'的值，得到N'个距离单元过检测门限的多普勒通道的测角值θ₁,θ₂,…,θ_n',…,θ_N'，根据所述过检测门限的多普勒通道的测角值θ₁,θ₂,…,θ_n',…,θ_N'判断风电场附近是否有目标。

在本发明的一个实施例中，根据所述过检测门限的多普勒通道的测角值θ₁,θ₂,…,θ_n',…,θ_N'判断风电场附近是否有目标具体包括：

将第n'个距离单元过检测门限的多普勒通道的测角值θ_n'中两个最大测角值和两个最小测角值去掉，剩余过检测门限的多普勒通道的测角值求平均得到风车的仰角估计值

将所述过检测门限的多普勒通道的测角值θ_n'中每个测角值与所述风车的仰角估计值

进行比较，若所述过检测门限的多普勒通道的测角值θ_n'与所述风车的仰角估计值

差值的绝对值小于门限值γ，表示风电场附近不存在目标，若所述过检测门限的多普勒通道的测角值θ_n'与所述风车的仰角估计值

差值的绝对值大于门限值γ，表示风电场附近存在目标；

根据n'的取值范围，依次增加n'的值，得到所述N'个距离单元的目标检测结果。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明提供的风电场杂波背景下的目标检测方法，引入了多普勒和仰角信息，解决了风电场附近目标的检测问题，提高了在风电场杂波背景下的目标检测能力。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种风电场杂波背景下的目标检测方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的一种风电场杂波背景下的目标检测方法中风车和目标1、目标2、目标3雷达回波的“距离-多普勒”二维分布图示意图；

图3为本发明实施例提供的一种风电场杂波背景下的目标检测方法中风车和目标1、目标2、目标3距离维投影示意图；

图4为本发明实施例提供的一种风电场杂波背景下的目标检测方法中风车和目标1、目标2的多普勒维结果示意图；

图5为本发明实施例提供的一种风电场杂波背景下的目标检测方法中目标3的多普勒维结果示意图；

图6为本发明实施例提供的一种风电场杂波背景下的目标检测方法中风车最大多普勒通道内过检测门限的每个多普勒通道的测角结果示意图；

图7为本发明实施例提供的一种风电场杂波背景下的目标检测方法中风车最大多普勒通道内过检测门限的每个多普勒通道的仰角值与风车仰角估计值的对比示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例一

为了解决风电场附近目标检测能力差的问题，请参见图1，图1为本发明实施例提供的一种风电场杂波背景下的目标检测方法的流程示意图，本发明实施例提供了一种风电场杂波背景下的目标检测方法，该风电场杂波背景下的目标检测方法包括以下步骤：

步骤1、利用风电场的距离位置信息计算在没有距离模糊情况下雷达的脉冲重复频率PRF。

具体而言，距离模糊是指在脉冲重复频率(Pulse Repetition Frequency，简称PRF)相对较高时，雷达由相邻的发射波与回波的脉冲时间间隔获得的测量距离不能确定为实际距离的一种问题。当发射信号确定在一个脉冲重复周期PRT内返回至雷达处，则不会产生距离模糊。在实际生活中风电场包括风车或目标，风电场的位置信息已知，本实施例利用风电场位置信息中的距离位置信息计算在没有距离模糊情况下雷达的脉冲重复频率PRF，脉冲重复频率PRF表示为

其中，c为电磁波在空间中的传播速度，为3×10⁸m/s，R_f为风电场与雷达的最大相对距离，即最大不模糊距离。在没有距离模糊情况下得到的雷达脉冲重复频率PRF足够高，高PRF可以保证风车多普勒谱没有模糊且只占PRF的一小部分，多普勒频谱将出现较大的空廓区，可以用于判断是否为单独的目标，增大目标的检测概率。

而针对远距离目标，因为在距离上目标和风电场不重合，也可以采用低PRF和常规方法进行雷达目标检测，在此不再赘述。

步骤2、在风电场位置信息确定的范围内发射脉冲重复频率PRF的线性调频脉冲信号，通过一个垂直维有N个阵元的等距线阵接收回波信号，并对回波信号进行脉冲压缩处理得到脉压回波信号X，X＝[x₁,x₂,…,x_n,…,x_N]，n＝1,2,…,N，N为等距线阵的阵元数。

具体而言，由上可知对于远距离目标，可以采用低PRF和常规方法进行雷达目标检测，本实施例针对的是在距离上目标和风电场临近的情况，此时雷达在风电场位置信息确定的范围内的地方发射高PRF线性调频脉冲信号，采用一个垂直维有N个阵元的等距线阵接收回波信号，对回波信号进行脉冲压缩处理后得到脉压回波信号X表示为：X＝[x₁,x₂,…,x_n,…,x_N]，n＝1,2,…,N，N个阵元的等距线阵中第n个阵元的脉压回波信号x_n＝[xn_km]_K×M，k＝1,2,3,…,K，m＝1,2,3,…,M，K表示回波脉冲数，M表示回波信号每个PRT的采样点数，xn_km表示第n个阵元第k个回波脉冲第m个距离单元的脉压回波信号。

步骤3、对脉压回波信号X进行波束形成，得到波束形成后的数据X_L。

具体而言，本实施例对脉压回波信号X用波束形成权矢量W进行波束形成，得到波束形成后的数据X_L，波束形成后的数据

其中，W＝[w₁,w₂,…,w_n,…,w_N]^T，w_n＝exp(-j2π(n-1)dsinθ₀/λ)，n＝1,2,3,…,N，θ₀为波束指向，exp表示以e为底的指数幂，j表示虚数单位，d表示阵元间距，λ表示回波信号的波长，[]^T表示转置，X_L＝[x'_km]_K×M，x'_km表示波束形成后第k个回波脉冲第m个距离单元的脉压回波信号。

步骤4、对所述波束形成后的数据X_L的脉冲维进行多普勒滤波，得到多普勒滤波后的数据Y，根据多普勒滤波后的数据Y形成“距离-多普勒”二维分布图，从“距离-多普勒”二维分布图中确定有M'个距离单元可能有风车或目标。

具体而言，本实施例采用离散傅里叶变换的方法对波束形成后的数据X_L的脉冲维进行多普勒滤波，得到多普勒滤波后的数据Y，多普勒滤波后的数据Y表示为：

其中，

p＝1,2,…,K，m＝1,2,…,M，K表示多普勒通道个数。

通过“距离-多普勒”二维分布图可以得出有M'个距离单元可能有风车和目标。本实施例首先计算风车的最大多普勒频率

其中，λ为回波信号波长，L为叶片长度，f_rotmax为风车的最大旋转速度，则风车叶片最大旋转速度对应的多普勒频率范围为[-f_dmax,f_dmax]。当目标在风电场附近且速度较快时，即目标多普勒频率的绝对值大于风车的最大多普勒频率f_dmax且目标多普勒谱显示为一个点，此时利用该特征可以认为风电场附近有目标；但风电场附近也可能存在速度较慢的目标，即目标多普勒频率可能在风车叶片最大旋转速度对应的多普勒频率范围[-f_dmax,f_dmax]内时，在第m'个距离单元的多普勒谱频率范围[-f_dmax,f_dmax]内进行峰值搜索，其中，m'＝1,2,3,…,M'，M'为从“距离-多普勒”二维分布图中观测到的距离单元数；若只有一个峰值，则认为第m'个距离单元只有一个目标，没有风车。设峰值搜索搜索到N'个距离单元的峰值个数大于预设峰值个数，有N'个距离单元可能存在风车和目标，此时需要进行步骤5对这种情况的目标进行检测。本实施例预设峰值个数设计为1。

步骤5、对N个阵元的等距线阵中的脉压回波信号X＝[x₁,x₂,…,x_n,…,x_N]的脉冲维进行多普勒滤波，得到多普勒滤波后的数据xa₁,xa₂,…,xa_n,…xa_N，提取每个阵元中第n'个距离单元第q_n'f个多普勒通道的数据构成矩阵

是N×1的矩阵，1≤n'≤N'，f＝1,2,…,Q_n'，Q_n'为第n'个距离单元在风车最大多普勒通道内过检测门限的多普勒通道数，对

进行波束扫描测角得到第n'个距离单元过检测门限的多普勒通道的测角值θ_n'，

N'个距离单元对应的过检测门限的多普勒通道的测角值θ₁,θ₂,…,θ_n',…,θ_N'，根据所述过检测门限的多普勒通道的测角值θ₁,θ₂,…,θ_n',…,θ_N'判断风电场附近是否有目标。

具体而言，实际风电场中风车的高度较低，其仰角固定，而空中目标的高度一般较高，仰角不固定，因此，需要提取每个阵元相应的数据进行波束扫描测角(仰角)，根据测角结果判断风电场附近是否有目标，具体地：

本实施例采用离散傅里叶变换的方法对第n个阵元的脉压回波信号x_n的脉冲维进行多普勒滤波，得到多普勒滤波后的数据xa_n，

p＝1,2,…,K，m＝1,2,3,…,M，其中，xan_pm表示第n个阵元第p个多普勒通道第m个距离单元的回波信号。根据n的取值范围，依次增加n的值，得到N个阵元多普勒滤波后的数据xa₁,xa₂,…,xa_n,…xa_N。

由步骤4可知共有N'个距离单元搜索到的峰值个数大于预设峰值个数，第n'个距离单元在风车最大多普勒通道内过检测门限的多普勒通道个数为Q_n'，设其多普勒通道号为q_n'f，1≤n'≤N'，f＝1,2,,Q_n'，则本实施例提取每个阵元中第n'个距离单元第q_n'f个多普勒通道的数据构成矩阵

是N×1的矩阵，之后对

进行波束扫描测角，波束扫描测角公式表示为：

其中，[]^H表示共轭转置，w_L＝[1,exp(j2πdsinθ/λ),…,exp(j2π(N-1)dsinθ/λ)]^T，θ表示波束扫描的扫描角度，其范围为θ，求解

的最大值，

最大值对应的角度值

即为第n'个距离单元第q_n'f个多普勒通道的测角值，根据f的取值范围，依次增加f的值，进行同样上述的波束扫描测角得到第n'个距离单元过检测门限的多普勒通道的测角值θ_n'，

根据n'的取值范围，依次增加n'的值，得到N'个距离单元对应的过检测门限的多普勒通道的测角值θ₁,θ₂,…,θ_n',…,θ_N'，根据过检测门限的多普勒通道的测角值θ₁,θ₂,…,θ_n',…,θ_N'判断风电场附近是否有目标。

其中，根据N'个距离单元对应的过检测门限的多普勒通道的测角值θ₁,θ₂,…,θ_n',…,θ_N'判断风电场附近是否有目标具体包括：

假设每个距离单元最多有两个目标，将第n'个距离单元过检测门限的多普勒通道的测角值θ_n'中两个最大测角值和两个最小测角值去掉，剩余过检测门限的多普勒通道的测角值求平均得到风车的仰角估计值

将第n'个距离单元过检测门限的多普勒通道的测角值θ_n'中每个测角值与风车的仰角估计值

进行比较，若第n'个距离单元过检测门限的多普勒通道的测角值θ_n'与风车的仰角估计值

差值的绝对值小于门限值γ，表示该过检测门限的多普勒通道都是风车信号成分造成的，风电场附近不存在目标，若第n'个距离单元过检测门限的多普勒通道的测角值θ_n'与风车的仰角估计值

差值的绝对值大于门限值γ，表示该过检测门限的多普勒通道同时包含目标和风车成分，风电场附近存在目标。根据n'的取值范围，依次增加n'的值，得到N'个距离单元的目标检测结果，从而完成整个风电场杂波背景下的目标检测。

为了说明本发明提出的风电场杂波背景下的目标检测方法的有效性，通过以下计算机仿真进行验证：

1、仿真条件：

仿真中，发射信号载频f₀＝1GHz，发射信号带宽B＝1MHz，波长λ＝0.3m，等距线阵阵元间距d＝λ/2＝0.15m，阵元数N＝16。发射信号的PRF＝10KHz，脉冲宽度T_p＝20μs，采样频率f_s＝10MHz。本次仿真仅针对一个风电场且仅包含一个风车，雷达到风车旋转中心的距离为6km，风车叶片数为3，任意两个叶片的夹角为120°，散射点的散射系数为1，散射点间隔为λ/6，风车叶片长L＝20m，以旋转速度f_rot＝20r/min的速度绕叶片轴心旋转，风车仰角β₀＝2°，风车最大旋转速度为f_rotmax＝30r/min，即风车叶片的最大多普勒频率为f_dmax＝418.8Hz。风车初始旋转位置为风车某一叶片与水平线方向夹角为7.5°且风车逆时针旋转。本次仿真中有3个空中目标，雷达到空中目标1、目标2的距离均为6km，到目标3距离为9km。目标1速度为V₁＝300m/s，仰角为β₁＝20°，目标2速度为V₂＝30m/s，仰角为β₂＝15°，目标3速度为V₃＝30m/s，仰角为β₃＝25°。α＝90°，门限值γ＝2。加入噪声，各阵元回波数据做脉冲压缩、波束形成且多普勒滤波后目标1所在多普勒通道信噪比为21.2db，目标2所在多普勒通道信噪比为20.1db，目标3所在多普勒通道信噪比为21.5db，风车多普勒频率为0的成分所占多普勒通道信噪比为28.1db。

2、仿真内容与结果：

对风车和目标1、目标2、目标3进行仿真，回波脉冲共200个，请参见图2、图3、图4、图5，图2为本发明实施例提供的一种风电场杂波背景下的目标检测方法中风车和目标1、目标2、目标3雷达回波的“距离-多普勒”二维分布图示意图，图3为本发明实施例提供的一种风电场杂波背景下的目标检测方法中风车和目标1、目标2、目标3距离维投影示意图，图4为本发明实施例提供的一种风电场杂波背景下的目标检测方法中风车和目标1、目标2的多普勒维结果示意图，图5为本发明实施例提供的一种风电场杂波背景下的目标检测方法中目标3的多普勒维结果示意图。由图3可以看出，6km、9km所在距离单元可能存在目标和风车，且6km、9km所在距离单元的多普勒维结果分别如图4、图5所示，图4、图5中的虚线表示风车叶片最大多普勒频率。由图5可以看出：在风车叶片最大多普勒频率区间范围内只有一个峰值，其多普勒频率为200Hz，认为该距离单元有一个目标。由图4可以看出：在风车叶片最大多普勒频率区间范围外有一个孤立的点，其多普勒频率为2000Hz，认为是目标。在风车叶片最大多普勒频率区间范围内有多个波峰，认为是该距离单元可能存在风车和目标，则对其进行步骤5做进一步判断。

请参见图6，图6为本发明实施例提供的一种风电场杂波背景下的目标检测方法中风车最大多普勒通道内过检测门限的每个多普勒通道的测角结果示意图，对6km所在距离单元风车最大多普勒通道内过检测门限的每个多普勒通道的数据进行波束扫描测角，结果如图6所示，得到6km所在距离单元风车最大多普勒通道内过检测门限的每个多普勒通道的测角值如表1所示。

表1 6km所在距离单元过检测门限的每个多普勒通道的测角值

多普勒通道号	仰角/°	多普勒通道号	仰角/°	多普勒通道号	仰角/°
						1	2.2	3	2.9	5	1.9
2	2	4	13.2

将表1中仰角的两个最大值和两个最小值去掉，剩余的值求平均即可得到风车的仰角估计值

请参见图7，图7为本发明实施例提供的一种风电场杂波背景下的目标检测方法中风车最大多普勒通道内过检测门限的每个多普勒通道的仰角值与风车仰角估计值的对比示意图，将过检测门限的每个多普勒通道的仰角值与风车的仰角估计值

进行比较，结果如图7所示。其中，“*”符号表示过检测门限的每个多普勒通道的仰角值，“□”符号表示风车的仰角估计值。得到过检测门限的多普勒通道号为4的仰角值与风车仰角估计值

差值的绝对值大于门限值，说明该过检测门限的多普勒通道同时包含目标和风车成分，其他多过检测门限的普勒通道的仰角值与风车仰角估计值

差值的绝对值小于门限值，说明其他过检测门限的多普勒通道都是风车信号成分造成的，从而判断出风电场附近有目标。

综上所述，本实施例提供的风电场杂波背景下的目标检测方法，引入了多普勒和仰角信息，解决了风电场附近目标的检测问题，提高了在风电场杂波背景下的目标检测能力。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种风电场杂波背景下的目标检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1、利用风电场的距离位置信息计算在没有距离模糊情况下雷达的脉冲重复频率PRF；

步骤2、在风电场位置信息确定的范围内发射脉冲重复频率PRF的线性调频脉冲信号，通过一个垂直维有N个阵元的等距线阵接收回波信号，并对所述回波信号进行脉冲压缩处理得到脉压回波信号X，X＝[x₁,x₂,…,x_n,…,x_N]，n＝1,2,…,N，N为等距线阵的阵元数；

步骤3、对所述脉压回波信号X进行波束形成，得到波束形成后的数据X_L；

步骤4、对所述波束形成后的数据X_L的脉冲维进行多普勒滤波，得到多普勒滤波后的数据Y，根据所述多普勒滤波后的数据Y形成“距离-多普勒”二维分布图，从所述“距离-多普勒”二维分布图中确定有M'个距离单元可能有风车或目标，设风车的最大旋转速度为f_rotmax，风车叶片最大旋转速度对应的多普勒频率范围为[-f_dmax,f_dmax]，其中，

λ为回波信号波长，L为风车叶片长度；当目标多普勒频率的绝对值大于风车的最大多普勒频率f_dmax且所述目标多普勒谱显示为一个点，则认为风电场附近有目标；但所述目标多普勒频率也可能在风车叶片最大旋转速度对应的多普勒频率范围[-f_dmax,f_dmax]内，在第m'个距离单元的多普勒频率范围[-f_dmax,f_dmax]内进行峰值搜索，其中，m'＝1,2,3,…,M'；若搜索只有一个峰值，则认为所述第m'个距离单元只有一个目标，没有风车，若搜索到N'个距离单元的峰值个数大于预设峰值个数，所述N'个距离单元可能同时存在风车和目标；

步骤5、对N个阵元的脉压回波信号X＝[x₁,x₂,…,x_n,…,x_N]的脉冲维进行多普勒滤波，得到多普勒滤波后的数据xa₁,xa₂,…,xa_n,…xa_N，提取每个阵元中第n'个距离单元第q_n'f个多普勒通道的数据构成矩阵

是N×1的矩阵，1≤n'≤N'，f＝1,2,…,Q_n'，Q_n'为第n'个距离单元在风车最大多普勒通道内过检测门限的多普勒通道数，对

进行波束扫描测角得到第n'个距离单元的过检测门限的多普勒通道的测角值θ_n'，

N'个距离单元对应的过检测门限的多普勒通道的测角值θ₁,θ₂,…,θ_n',…,θ_N'，根据所述过检测门限的多普勒通道的测角值θ₁,θ₂,…,θ_n',…,θ_N'判断风电场附近是否有目标。

2.根据权利要求1所述的风电场杂波背景下的目标检测方法，其特征在于，所述步骤1具体包括：

利用风电场的距离位置信息计算在没有距离模糊情况下雷达的所述脉冲重复频率PRF，所述脉冲重复频率PRF表示为

其中，c为电磁波在空间中的传播速度，为3×10⁸m/s，R_f为风电场与雷达的最大相对距离。

3.根据权利要求1所述的风电场杂波背景下的目标检测方法，其特征在于，步骤2中对所述回波信号进行脉冲压缩处理得到脉压回波信号X具体包括：

对所述回波信号进行脉冲压缩处理后得到所述脉压回波信号X表示为：X＝[x₁,x₂,…,x_n,…,x_N]，n＝1,2,…,N，N个阵元的等距线阵中第n个阵元的脉压回波信号x_n＝[xn_km]_K×M，k＝1,2,3,…,K，m＝1,2,3,…,M，K表示回波脉冲数，M表示回波信号每个PRT的采样点数，xn_km表示第n个阵元第k个回波脉冲第m个距离单元的脉压回波信号。

4.根据权利要求3所述的风电场杂波背景下的目标检测方法xn_km，其特征在于，步骤3具体包括：

对所述脉压回波信号X用波束形成权矢量W进行波束形成，得到所述波束形成后的数据X_L，所述波束形成后的数据

其中，W＝[w₁,w₂,…,w_n,…,w_N]^T，w_n＝exp(-j2π(n-1)dsinθ₀、λ)，n＝1,2,3,…,N，θ₀为波束指向，exp表示以e为底的指数幂，j表示虚数单位，d表示阵元间距，λ表示回波信号的波长，[]^T表示转置，X_L＝[x'_km]_K×M，x'_km表示波束形成后第k个回波脉冲第m个距离单元的脉压回波信号。

5.根据权利要求4所述的风电场杂波背景下的目标检测方法，其特征在于，步骤5具体包括：

采用离散傅里叶变换的方法对第n个阵元的脉压回波信号x_n的脉冲维进行多普勒滤波，得到所述多普勒滤波后的数据xa_n，

p＝1,2,…,K，m＝1,2,3,…,M，xan_pm表示第n个阵元第p个多普勒通道第m个距离单元的脉压回波信号；

根据n的取值范围，依次增加n的值，得到N个阵元多普勒滤波后的数据xa₁,xa₂,…,xa_n,…xa_N；

提取每个阵元中第n'个距离单元第q_n'f个多普勒通道的数据构成矩阵

对

进行波束扫描测角表示为：

其中，[]^H表示共轭转置，w_L＝[1,exp(j2πdsinθ/λ),…,exp(j2π(N-1)dsinθ/λ)]^T，θ表示波束扫描的扫描角度，其范围为-α～α。求解

的最大值对应的角度值

即为第n'个距离单元第q_n'f个多普勒通道的测角值，根据f的取值范围，依次增加f的值，得到第n'个距离单元的过检测门限的多普勒通道的测角值θ_n'；

根据n'的取值范围，依次增加n'的值，得到N'个距离单元的过检测门限的多普勒通道的测角值θ₁,θ₂,…,θ_n',…,θ_N'，根据所述过检测门限的多普勒通道的测角值θ₁,θ₂,…,θ_n',…,θ_N'判断风电场附近是否有目标。

6.根据权利要求5所述的风电场杂波背景下的目标检测方法，其特征在于，根据所述过检测门限的多普勒通道的测角值θ₁,θ₂,…,θ_n',…,θ_N'判断风电场附近是否有目标具体包括：

将第n'个距离单元的过检测门限的多普勒通道的测角值θ_n'中两个最大测角值和两个最小测角值去掉，剩余过检测门限的多普勒通道的测角值求平均得到风车的仰角估计值

将所述过检测门限的多普勒通道的测角值θ_n'中每个测角值与所述风车的仰角估计值

进行比较，若所述过检测门限的多普勒通道的测角值θ_n'与所述风车的仰角估计值

差值的绝对值小于门限值γ，表示风电场附近不存在目标，若所述多普勒通道的测角值θ_n'与所述风车的仰角估计值

差值的绝对值大于门限值γ，表示风电场附近存在目标；

根据n'的取值范围，依次增加n'的值，得到所述N'个距离单元的目标检测结果。

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