CN112684438B - 一种基于外辐射源空基接收的目标检测方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于外辐射源空基接收的目标检测方法及装置，其中，目标检测方法包括：建立外辐射源雷达的数学模型，以得到目标回波信号；对目标回波信号进行多普勒补偿和C/A码匹配，得到捕获信号；对捕获信号进行三维补偿，得到三维补偿后的回波信号；对三维补偿后的回波信号进行CFAR检测，得到目标检测结果。本发明提供的基于外辐射源空基接收的目标检测方法通过微弱目标的三维补偿方法实现了接收信号的相干积累，有效的延长了回波信号的积累时间，提高了积累增益，提升了目标的探测概率。

Description

一种基于外辐射源空基接收的目标检测方法及装置

技术领域

本发明属于外辐射源雷达探测技术领域，具体涉及一种基于外辐射源空基接收的目标检测方法及装置。

背景技术

外辐射源雷达是一种特殊的双(多)基地无源雷达系统，其利用环境中的非合作电磁波信号来探测空间中的目标，比如电视广播信号、卫星电视信号、导航卫星信号等等。相比于传统的单基地雷达，外辐射源雷达具有成本低、机动性强、隐蔽性好、反隐身特性以及照射源丰富等优点。

GPS导航卫星信号本身是被用来导航定位的，可分为C/A码和P码两种扩频码，P码是仅供美国军方使用的加密码，难以获得，因此通常使用C/A调制的信号作为外辐射源雷达的照射源。C/A码有着优良的自相关性，且其不同码之间有很低的互相关性，其模糊函数特性表明GPS信号适合作为外辐射源。

传统的外辐射源雷达通常采用地基接收模式，然而，由于GPS信号是从空间往地球辐射的，其信号经运动目标反射后，很大一部分反射波都是向上反射的，若采用地基接收设备，则所接收的只有运动目标侧面反射的能量较弱的信号，且地基接收设备的可探测区域有限，影响目标探测结果。而空基接收设备相对而言有很大的优点，随着接收设备的高度增加，其接收到的信号强度也随之增加，同时空基接收设备的可探测区域也随之增加，在一定程度上提高了目标检测概率。

然而，虽然空基接收机可以接收到比较强的反射信号，但对于高速运动的远距离运动目标，尤其对于弱小运动目标，其接收到的信号相对还是比较弱的，这就使得弱小运动目标的探测概率较低。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种基于外辐射源空基接收的目标检测方法及装置。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

一种基于外辐射源空基接收的目标检测方法，包括：

建立外辐射源雷达的数学模型，以得到目标回波信号；

对所述目标回波信号进行多普勒补偿和C/A码匹配，得到捕获信号；

对所述捕获信号进行三维补偿，得到三维补偿后的回波信号；

对所述三维补偿后的回波信号进行CFAR检测，得到目标检测结果。

在本发明的一个实施例中，所述目标回波信号的表达式为：

其中，r(t)表示目标回波信号中的反射波信号，z(t)表示目标回波信号中的直达波信号，A₀表示信号的幅度，c表示光速，R_k(t)和R_sumk(t)分别表示第k个外辐射源的直达波和反射波的距离，f_dzk表示第k个外辐射源的直达波的多普勒频率，f_drk(t)为第k个外辐射源的反射波的多普勒频率，ξ_k表示反射波的能量散射系数，且0<ξ_k<1。

在本发明的一个实施例中，所述捕获信号在距离频域的表达式为：

其中，r(f,t_m)表示距离频域的反射波信号，z(f,t_m)表示距离频域的直达波信号；

R(t_m)≈R(0)-(v_r*cos(μ)+v_t*cos(α))t_m；

R′(t_m)≈R(0)-(v_r*cos(μ)+v_t*cos(α)-v′)t_m；

其中，R_s′_um(t_m)和R′(t_m)表示多普勒补偿后的距离项，A(f)表示反射信号在距离频域的幅度，B(f)表示直达波信号在距离频域的幅度，f_c表示载波频率，f表示距离域频率，a′表示反射波的等效加速度，v′表示脉压时补偿的速度。

在本发明的一个实施例中，对所述捕获信号进行三维补偿，得到三维补偿后的回波信号，包括：

对所述捕获信号进行空域跨波束补偿，得到空域补偿信号；

对所述空域补偿信号进行跨距离单元走动补偿，得到时域补偿信号；

对所述时域补偿信号进行多普勒频率走动补偿，得到三维补偿后的回波信号。

在本发明的一个实施例中，对所述空域补偿信号进行跨距离单元走动补偿，得到时域补偿信号，包括：

对所述空域补偿信号进行第一距离走动补偿，得到第一距离补偿信号；

构建直达波信号以对所述第一距离补偿信号中的直达波信号进行抑制；

对所述第一距离补偿信号进行第二距离走动补偿，得到时域补偿信号。

在本发明的一个实施例中，对所述空域补偿信号进行第一距离走动补偿，得到第一距离补偿信号，包括：

根据信号接收设备的运动信息构建第一补偿函数；

根据所述第一补偿函数对所述空域补偿信号进行跨距离单元走动补偿，得到第一距离补偿信号。

在本发明的一个实施例中，对所述第一距离补偿信号进行第二距离走动补偿，得到时域补偿信号，包括：

根据目标运动信息构建第二补偿函数；

根据所述第二补偿函数对所述第一距离补偿信号进行跨距离单元走动补偿，得到时域补偿信号。

在本发明的一个实施例中，对所述时域补偿信号进行多普勒频率走动补偿，得到三维补偿后的回波信号，包括：

对所述时域补偿信号进行分数阶傅里叶变换，得到分数阶傅里叶变换阶数；

根据所述分数阶傅里叶变换阶数估算目标加速度，并构建多普勒频率走动补偿函数；

根据所述多普勒频率走动补偿函数对所述第二补偿信号进行补偿，得到三维补偿后的回波信号。

在本发明的一个实施例中，对所述三维补偿后的回波信号进行CFAR检测，得到目标检测结果，包括：

对所述三维补偿后的回波信号进行MTD检测，得到待判定目标信号；

对所述待判定目标信号的每个多普勒通道进行CFAR检测，得到目标检测结果。

本发明的另一个实施例提供了一种基于外辐射源空基接收的目标检测装置，应用于雷达系统，包括：

模型建立模块，用于建立外辐射源雷达的数学模型，以得到目标回波信号；

信号捕获模块，用于对所述目标回波信号进行多普勒补偿和C/A码匹配，得到捕获信号；

三维补偿模块，用于对所述捕获信号进行三维补偿，得到三维补偿后的回波信号；

目标检测模块，用于对所述三维补偿后的回波信号进行CFAR检测，得到目标检测结果。

本发明的有益效果：

1、本发明提供的基于外辐射源空基接收的目标检测方法以GPS作为外辐射源照射，利用空基设备接收运动目标的反射信号，建立了雷达的数学模型，并通过微弱目标的三维补偿方法实现了接收信号的相干积累，有效的延长了回波信号的积累时间，提高了积累增益，提升了目标的探测概率；

2、本发明提供的基于外辐射源空基接收的目标检测方法在进行空-时-频三维回波信号的补偿后，针对强的互相关效应，对目标的多普勒通道进行CFAR检测，并对可能存在多个峰值(互相关)的情况进行了有效排除，从而实现了目标的有效检测，降低了虚警率；

3、本发明提供的基于外辐射源空基接收的目标检测方法通过采用GPS信号作为外辐射源，建立空基接收设备接收反射信号的模型。相对于传统的地基外辐射源，GPS信号全球覆盖，全天候工作，减少了雷达探测的盲区，而且提高了雷达的探测时间。

以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种基于外辐射源空基接收的目标检测方法流程示意图；

图2是本发明实施例提供的外辐射源雷达的发射接收模型；

图3是本发明实施例提供的另一种基于外辐射源空基接收的目标检测方法流程示意图；

图4是本发明实施例提供的一种基于外辐射源空基接收的目标检测装置结构示意图；

图5是本发明实施例提供的仿真雷达多波束联合数据示意图；

图6是本发明实施例提供的反射信号所在距离单元的分数阶傅里叶变换结果图；

图7是本发明实施例提供的仿真回波数据相干积累结果图。

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

请参见图1，图1是本发明实施例提供的一种基于外辐射源空基接收的目标检测方法流程示意图，包括以下步骤：

S1：建立外辐射源雷达的数学模型，以得到目标回波信号。

本实施例主要是针对基于导航卫星作为外辐射源发射-空基接收的目标增强与检测方法进行设计研究的。首先，以GPS导航卫星信号作为外辐射源照射，利用空基设备接收运动目标的反射信号，推导单发和多发的外辐射源几何构型下的测速和测距数学模型，并建立相应的接收信号数学模型。

具体地，请参见图2，图2是本发明实施例提供的外辐射源雷达的发射接收模型。在图2所示的双基地雷达中，雷达双基地角为β_k，目标运动方向与双基地角角平分线的夹角为δ_k，外辐射源运动方向与其到目标的径向的夹角为θ_k，接收设备的运动方向与其的目标的径向的夹角为ε。α_k表示卫星运动方向与初始时刻卫星与接收机径向的夹角，μ_k表示卫星t时刻与接收机初始时刻的径向与接收机运动方向的夹角，其他角度例如η_k,γ_k均是辅助角度，且这些角度都比较小。

根据图2中三角关系可得到如下关系式：

其中，R_k(0)为初始时刻的双基地雷达的基线，R_rk(0)为初始时刻目标距离接收设备的距离，R_tk(0)为初始时刻目标距离外辐射源的距离；R_k(t)为t时刻的双基地雷达的基线，R_rk(t)为t时刻的目标距离接收设备的距离，R_tk(t)为t时刻的目标距离外辐射源的距离。R_s1k(t)，R_s2k(t)，R_s3k(t)为辅助线。卫星运动速度为v_tk，接收设备运动速度为v_r，目标运动速度为v，目标运动的加速度为a。

联立以上等式，可得到直达波和反射波的距离和多普勒频率，其中，第k个直达波的距离和多普勒频率分别表示为：

R_k(t)≈R_k(0)-(v_r*cos(μ_k)+v_t*cos(α_k))t；

第k个反射波的距离和多普勒频率分别表示为：

通过以上距离和多普勒频率的表达式，可构建其回波信号模型为：

其中，r(t)表示目标回波信号中的反射波信号，z(t)表示目标回波信号中的直达波信号，A_0k表示信号的幅度，c表示光速，R_k(t)和R_sumk(t)分别表示第k个外辐射源的直达波和反射波的距离，f_dzk表示第k个外辐射源的直达波的多普勒频率，f_drk(t)为第k个外辐射源的反射波的多普勒频率，ξ_k表示反射波的能量散射系数，且0<ξ_k<1。当k等于1时即单发情况，k大于等于2时为多发情况。

本实施例提供的基于外辐射源空基接收的目标检测方法以GPS信号作为外辐射源，基于空基接收设备建立接收反射信号模型，相对于传统的地基外辐射源，GPS信号全球覆盖，全天候工作，减少了雷达探测的盲区，而且提高了雷达的探测时间；且空基接收设备接收回波信号进一步增加了雷达的探测区域，同时接收到的回波信号强度随之增加，从而增加了目标检测概率。

S2：对目标回波信号进行多普勒补偿和C/A码匹配，得到捕获信号。

首先，对步骤S1得到的目标回波信号进行多普勒补偿和C/A码匹配，得到捕获信号。

然后，对捕获信号进行抽取，并以一定的大小进行分段，得到反射波矩阵和直达波矩阵。

具体地，将信号以C/A码的周期大小进行分段，使其PRF(pulse repetitionfrequency，脉冲重复频率)等于1000Hz，得到反射波矩阵，其表达式为：

其中，n(t)表示噪声。

同时，通过辅助天线，得到直达波矩阵，其表达式为：

捕获信号在其距离频域的表达式为：

其中，r(f,t_m)表示距离频域的反射波信号；z(f,t_m)表示距离频域的直达波信号；R_sum(t_m)和R′_sum(t_m)可以简写为：

R(t_m)≈R(0)-(v_r*cos(μ)+v_t*cos(α))t_m；

R′(t_m)≈R(0)-(v_r*cos(μ)+v_t*cos(α)-v′)t_m；

其中，R′_sum(t_m)和R′(t_m)表示多普勒补偿后的距离项，A(f)表示反射信号在距离频域的幅度，B(f)表示直达波信号在距离频域的幅度，f_c表示载波频率，f表示距离域频率，a′表示反射波的等效加速度，v′表示脉压时补偿的速度。

S3：对捕获信号进行三维补偿，得到三维补偿后的回波信号，具体包括：

S31：对捕获信号进行空域跨波束补偿，得到空域补偿信号。

在本实施例中，由于目标在长时间的积累过程中，存在着跨多波束的情况，回波能量分散在多个波束，因此需要进行多波束联合处理，也即在每一组波束形成的结果中抽取若干脉冲，将多组的抽取数据拼接起来，进行多波束联合处理。

具体地，从第一个波束的第i个脉冲开始(i从1开始)，选取m个脉冲，第二个波束从i+m个脉冲开始，选取m个脉冲……第n个波束从i+(n-1)*m个脉冲开始选取m个脉冲。将这n*m个脉冲依次排列，可得到多波束拼接后的数据，也即空域跨波束补偿后的信号，又称空域补偿信号。

S32：对空域补偿信号进行跨距离单元走动补偿，得到时域补偿信号。

进一步地，请参见图3，图3是本发明实施例提供的另一种基于外辐射源空基接收的目标检测方法流程示意图。由于辐射源和目标、接收设备均处于运动状态，三者的运动均会影响检测结果，因此，在时域上，需要分别对接收设备、辐射源与目标两部分进行补偿。在本实施例中，将对接收设备运动所造成的距离走动补偿称为第一距离走动补偿，对于辐射源与目标运动造成的距离走动补偿称为第二距离走动补偿。

具体地，步骤S32包括：

S32-1：对空域补偿信号进行第一距离走动补偿，得到第一距离补偿信号。

首先，根据信号接收设备的运动信息构建第一补偿函数。

具体地，对于接收设备所引起的距离走动，本实施例通过空基接收设备本身的惯导系统得到接收设备的运动速度v_r，然后构造匹配滤波函数，也即第一补偿函数，为：

其中，ε可由接收设备的三维速度信息和其天线指向的方位角、俯仰角之间的关系得到。

然后，根据第一补偿函数对空域补偿信号进行跨距离单元走动补偿，也即根据上述第一补偿函数对空域多波束拼接后的数据进行跨距离单元走动补偿，得到第一距离补偿信号。

S32-2：构建直达波信号以对所述第一距离补偿信号中的直达波信号进行抑制。

具体地，本实施例根据辅助天线的直达波信号矩阵重构直达波信号矩阵，通过对辅助天线的直达波回波信号进行补偿和目标参数估计，可以得到直达波信号的距离信息和速度信息，再根据反射波中直达波信号的幅度信息，从而构建出新的直达波信号矩阵，用于对消反射信号矩阵中的直达波信号分量，从而保证反射波信号矩阵中直达波信号分量远小于反射波信号。

S32-3：对第一距离补偿信号进行第二距离走动补偿，得到时域补偿信号。

经过步骤S32-2对直达波的抑制，第一距离补偿信号中的直达波信号分量可以忽略，仅保留反射波分量，然后对该部分信号进行由于辐射源和目标运动引起的距离走动补偿，也即第二距离走动补偿。具体包括：

首先，根据目标运动信息构建第二补偿函数。

对于目标距离走动的校正，加速度比较小的情况下可以忽略距离弯曲，而此情况下加速度比较小，所以忽略距离弯曲。校正过程如下：根据辅助天线接收到的直达波的信号，可以估计出直达波的径向速度为v，对于反射波而言，引起距离走动的因素有卫星的速度、目标的运动速度和他们之间的一些夹角关系，主要还是由卫星的速度和卫星运动方向与目标的夹角影响。卫星运动方向与目标的夹角与卫星运动方向与接收设备的夹角相差不大。所以可以在直达波的径向速度v左右，以Δv为步长进行搜索，实现反射波的距离走动补偿。其中，第二补偿函数为：

v为估计的直达波的径向速度，n为搜索的步数(可正可负，正表示正向搜索，负表示反方向搜索，间隔为1)，Δv是搜索步长，可以根据信号处理的CPI进行设定，Δv＝c/(f_s*CPI)，c为光速，f_s为采样频率，CPI为相干处理时间。

然后，根据第二补偿函数对第一距离补偿信号进行跨距离单元走动补偿，得到时域补偿信号。至此，完成时域信号补偿。

S33：对所述时域补偿信号进行多普勒频率走动补偿，得到三维补偿后的回波信号，具体包括：

S33-1：对时域补偿信号进行分数阶傅里叶变换(FRFT)，并得到分数阶傅里叶变换阶数。

在本实施例中，以辅助天线中直达波所在的距离单元R为参考，由于直达波的距离总是小于反射波的距离，在接收到的反射信号中，以直达波中的参考距离单元为原点，对其上面一定距离单元的信号进行分数阶傅里叶变换，对这些距离单元进行搜索，步长为ΔR，得到多组分数阶傅里叶变换结果。当选中运动目标所在的距离单元时，便可以得到分数傅里叶变换阶数。

S33-2：根据分数阶傅里叶变换阶数估算目标加速度，并构建多普勒频率走动补偿函数。

具体地，利用分数阶傅里叶变换阶数与加速度的关系可以估计出目标的加速度a，再根据目标的加速度a，对其多普勒频率走动进行补偿。

设信号x(t)的FRFT的定义为：

其中，α是旋转角度，且存在如下关系

p是FRFT的变换阶次，K_α(t,u)是FRFT的变换核，表示如下：

当

时，径向加速度带来的多普勒频率走动得到补偿，也可由FRFT估计目标的径向加速度，则其补偿函数也即普勒频率走动补偿函数可表示为：

S33-3：根据多普勒频率走动补偿函数对时域补偿信号进行补偿，得到三维补偿后的回波信号。

本实施例通过估计直达波的径向速度，利用其在一定范围内对反射信号的径向速度进行搜索，减小了反射信号径向速度的搜索范围，并利用接收设备本身的惯导系统补偿由于其运动所造成的距离走动，减小了速度的搜索量，同时进行空-时-频三维回波信号的补偿，有效的延长了回波信号的积累时间，提高了积累增益，有利于实现后续的目标检测。

S4：对三维补偿后的回波信号进行恒虚警(CFAR)检测，得到目标检测结果，具体包括：

S41：对三维补偿后的回波信号进行MTD(moving targets detection，动目标检测)检测，得到待判定目标信号。

具体地，对经过跨波束、跨距离单元、跨多普勒单元补偿的回波数据，进行MTD，先判断最大峰值所在的位置是否大于直达波所在的距离单元，若大于则将其作为待判定目标信号继续下一步检测，否则判断没有目标。

S42：对待判定目标信号的每个多普勒通道进行CFAR检测，得到目标检测结果。

具体地，对每个多普勒通道进行CFAR检测，若一个通道出现多个过门限的检测点，则将该通道置零，记录过门限点的信息。若判定每个多普勒通道中有连续几个过门限的点，则判定目标存在，否则判断没有目标存在。

进一步地，若CFAR未检测出目标，则从第一个波束的第i+1个脉冲开始，重复进行三维补偿和CFAR检测，直至完成所有数据检测，得到目标检测结果。

本实施例提供的基于外辐射源空基接收的目标检测方法以GPS作为外辐射源照射，利用空基设备接收运动目标的反射信号，建立了雷达的数学模型，并通过微弱目标的三维补偿方法实现了接收信号的相干积累，有效的延长了回波信号的积累时间，提高了积累增益，提升了目标的探测概率。

同时，针对强的互相关效应，对目标的多普勒通道进行CFAR检测，并对可能存在多个峰值(互相关)的情况进行了有效排除，从而实现了目标的有效检测，降低了虚警率。

实施例二

在上述实施例一的基础上，本实施例提供了一种基于外辐射源空基接收的目标检测装置，请参见图4，图4是本发明实施例提供的一种基于外辐射源空基接收的目标检测装置结构示意图，其包括：

模型建立模块1，用于建立外辐射源雷达的数学模型，以得到目标回波信号；

信号捕获模块2，用于对所述目标回波信号进行多普勒补偿和C/A码匹配，得到捕获信号；

三维补偿模块3，用于对所述捕获信号进行三维补偿，得到三维补偿后的回波信号；

目标检测模块4，用于对所述三维补偿后的回波信号进行CFAR检测，得到目标检测结果。

本实施例提供的装置可实现上述实施例一提供的基于外辐射源空基接收的目标检测方法，具体实现过程在此不再赘述。

实施例三

下面通过仿真实验对本发明的有益效果进行验证说明。

(一)仿真实验条件

本实验设置信号参数如下：GPS信号载波频率f_c＝1.575GHz，脉冲重复频率PRF＝1000Hz，信号采样频率f_s＝8MHz，卫星最大切向速度为V_s＝3900m/s，目标的运动速度为V_t＝300m/s，目标的加速度为a_t＝20m/s²，接收设备的运动速度为V_r＝70m/s，雷达双基地角β＝89.999°，目标运动方向与双基地角角平分线夹角δ＝34°，空域角度0°-2°，总的脉冲数M＝2000，选取的采样点数N＝3000，信噪比SNR＝-5dB。

(二)仿真实验内容及结果分析

本发明实施例依据信号模型构造回波数据，再对其进行目标增强与检测。请参见图5、图6和图7，图5是本发明实施例提供的仿真雷达多波束联合数据示意图，横坐标为脉冲数，纵坐标为距离单元；图6是本发明实施例提供的反射信号所在距离单元的分数阶傅里叶变换结果图，x轴p表示变换阶数，y轴u表示所在变换域，z轴为归一化幅度；图7是本发明实施例提供的仿真回波数据相干积累结果图，横坐标为多普勒频率，纵坐标为归一化幅度的dB值。

分别抽取0-2°三个波束后拼接得到的结果如图5所示，经过联合多波束处理后，使得本来每个波束只有0.6-0.7s的有效信号扩展到了2s，有效的延长了回波信号的积累时间，经过后续的距离走动补偿和多普勒频率补偿、相干积累后，信噪比提升了4-5dB，实现了微弱回波信号的增强，结果如图7所示，可以看出经过之前的补偿处理后反射波信号能量明显增强，直达波信号被抑制。最后经过CFAR检测，实现了目标的有效检测，同时也验证了处理方法的有效性。

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 (8)

1.一种基于外辐射源空基接收的目标检测方法，其特征在于，包括：

建立外辐射源雷达的数学模型，以得到目标回波信号；

对所述目标回波信号进行多普勒补偿和C/A码匹配，得到捕获信号；

对所述捕获信号进行三维补偿，得到三维补偿后的回波信号；

对所述三维补偿后的回波信号进行CFAR检测，得到目标检测结果；

其中，对所述捕获信号进行三维补偿，得到三维补偿后的回波信号包括：

对所述捕获信号进行空域跨波束补偿，得到空域补偿信号；

对所述空域补偿信号进行跨距离单元走动补偿，得到时域补偿信号，具体包括：

对所述空域补偿信号进行第一距离走动补偿，得到第一距离补偿信号；

构建直达波信号以对所述第一距离补偿信号中的直达波信号进行抑制；

对所述第一距离补偿信号进行第二距离走动补偿，得到时域补偿信号；

对所述时域补偿信号进行多普勒频率走动补偿，得到三维补偿后的回波信号。

2.根据权利要求1所述的基于外辐射源空基接收的目标检测方法，其特征在于，所述目标回波信号的表达式为：

其中，r(t)表示目标回波信号中的反射波信号，z(t)表示目标回波信号中的直达波信号，A_0k表示信号的幅度，c表示光速，R_k(t)和R_sumk(t)分别表示第k个外辐射源的直达波和反射波的距离，f_dzk表示第k个外辐射源的直达波的多普勒频率，f_drk(t)为第k个外辐射源的反射波的多普勒频率，ξ_k表示反射波的能量散射系数，且0<ξ_k<1。

3.根据权利要求2所述的基于外辐射源空基接收的目标检测方法，其特征在于，所述捕获信号在距离频域的表达式为：

其中，r(f,t_m)表示距离频域的反射波信号，z(f,t_m)表示距离频域的直达波信号；

R(t_m)≈R(0)-(v_r*cos(μ)+v_t*cos(α))t_m；

R′(t_m)≈R(0)-(v_r*cos(μ)+v_t*cos(α)-v′)t_m；

其中，R′_sum(t_m)和R′(t_m)表示多普勒补偿后的距离项，A(f)表示反射信号在距离频域的幅度，B(f)表示直达波信号在距离频域的幅度，f_c表示载波频率，f表示距离域频率，a′表示反射波的等效加速度，v′表示脉压时需要补偿的速度，v_r表示接收设备运动速度，v_t表示卫星运动速度，v表示目标运动速度，ε表示接收设备的运动方向与其到目标的径向的夹角，θ表示外辐射源运动方向与其到目标的径向的夹角，β表示雷达双基地角，δ表示目标运动方向与双基地角角平分线的夹角，μ表示t_m时刻卫星与接收机初始时刻的径向与接收机运动方向的夹角，α表示卫星运动方向与初始时刻卫星与接收机径向的夹角。

4.根据权利要求3所述的基于外辐射源空基接收的目标检测方法，其特征在于，对所述空域补偿信号进行第一距离走动补偿，得到第一距离补偿信号，包括：

根据信号接收设备的运动信息构建第一补偿函数；所述第一补偿函数的表达式为：

其中，f表示距离域频率，v_r表示接收设备的运动速度，c表示光速；

根据所述第一补偿函数对所述空域补偿信号进行跨距离单元走动补偿，得到第一距离补偿信号。

5.根据权利要求4所述的基于外辐射源空基接收的目标检测方法，其特征在于，对所述第一距离补偿信号进行第二距离走动补偿，得到时域补偿信号，包括：

根据目标运动信息构建第二补偿函数；所述第二补偿函数的表达式为：

其中，f表示距离域频率，v表示估计的直达波的径向速度，n表示搜索的步数，Δv表示搜索步长，c表示光速；

根据所述第二补偿函数对所述第一距离补偿信号进行跨距离单元走动补偿，得到时域补偿信号。

6.根据权利要求1所述的基于外辐射源空基接收的目标检测方法，其特征在于，对所述时域补偿信号进行多普勒频率走动补偿，得到三维补偿后的回波信号，包括：

对所述时域补偿信号进行分数阶傅里叶变换，得到分数阶傅里叶变换阶数；

根据所述分数阶傅里叶变换阶数估算目标加速度，并构建多普勒频率走动补偿函数；

根据所述多普勒频率走动补偿函数对所述时域补偿信号进行补偿，得到三维补偿后的回波信号。

7.根据权利要求1所述的基于外辐射源空基接收的目标检测方法，其特征在于，对所述三维补偿后的回波信号进行CFAR检测，得到目标检测结果，包括：

对所述三维补偿后的回波信号进行MTD检测，得到待判定目标信号；

对所述待判定目标信号的每个多普勒通道进行CFAR检测，得到目标检测结果。

8.一种基于外辐射源空基接收的目标检测装置，应用于雷达系统，其特征在于，包括：

模型建立模块(1)，用于建立外辐射源雷达的数学模型，以得到目标回波信号；

信号捕获模块(2)，用于对所述目标回波信号进行多普勒补偿和C/A码匹配，得到捕获信号；

三维补偿模块(3)，用于对所述捕获信号进行三维补偿，得到三维补偿后的回波信号；

目标检测模块(4)，用于对所述三维补偿后的回波信号进行CFAR检测，得到目标检测结果；

其中，所述三维补偿模块(3)具体用于：

对所述捕获信号进行空域跨波束补偿，得到空域补偿信号；

对所述空域补偿信号进行跨距离单元走动补偿，得到时域补偿信号，具体包括：

对所述空域补偿信号进行第一距离走动补偿，得到第一距离补偿信号；

构建直达波信号以对所述第一距离补偿信号中的直达波信号进行抑制；

对所述第一距离补偿信号进行第二距离走动补偿，得到时域补偿信号；

对所述时域补偿信号进行多普勒频率走动补偿，得到三维补偿后的回波信号。

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