CN113267759A - 一种fda-mimo雷达运动目标检测方法与系统 - Google Patents

一种fda-mimo雷达运动目标检测方法与系统 Download PDF

Info

Publication number
CN113267759A
CN113267759A CN202110803468.4A CN202110803468A CN113267759A CN 113267759 A CN113267759 A CN 113267759A CN 202110803468 A CN202110803468 A CN 202110803468A CN 113267759 A CN113267759 A CN 113267759A
Authority
CN
China
Prior art keywords
target
detection
matrix
detected
representing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202110803468.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113267759B (zh
Inventor
刘维建
陈辉
张昭建
李槟槟
周必雷
王永良
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Air Force Early Warning Academy
Original Assignee
Air Force Early Warning Academy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Air Force Early Warning Academy filed Critical Air Force Early Warning Academy
Priority to CN202110803468.4A priority Critical patent/CN113267759B/zh
Publication of CN113267759A publication Critical patent/CN113267759A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113267759B publication Critical patent/CN113267759B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/42—Diversity systems specially adapted for radar
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
    • G06F17/10—Complex mathematical operations
    • G06F17/16—Matrix or vector computation, e.g. matrix-matrix or matrix-vector multiplication, matrix factorization

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • Algebra (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

本发明公开了一种FDA‑MIMO雷达运动目标检测方法：步骤1：构造待检测数据矩阵、训练样本矩阵，并确定待检测单元对应的目标角度和多普勒频率；步骤2：根据所述训练样本矩阵构造采样协方差矩阵，根据所述目标角度构造发射接收导向矢量，根据所述目标多普勒频率构造多普勒导向矢量；步骤3：利用所述待检测数据矩阵、采样协方差矩阵、发射接收导向矢量和所述多普勒导向矢量，构造检测统计量；步骤4：根据数据维数和系统设定的虚警概率计算检测门限；步骤5：比较所述检测统计量与所述检测门限的大小，做出目标是否存在的判决。本发明极大简化了检测流程，降低了运算复杂度，并且提高了检测性能。本发明还提供了相应的FDA‑MIMO雷达运动目标检测系统。

Description

一种FDA-MIMO雷达运动目标检测方法与系统
技术领域
本发明属于雷达信号检测技术领域，更具体地，涉及一种FDA-MIMO雷达运动目标检测方法与系统。
背景技术
当前，雷达面临的电磁环境越来越复杂，雷达不仅受到高强度地海杂波的影响，而且面临敌人强电磁干扰的破坏。为了保证并提升实战环境中的雷达效能，需要不断探索雷达新技术，发展新体制雷达。多输入多输出（Multiple-Input Multiple-Output，MIMO）雷达和频率分集阵列（Frequency Diversity Array，FDA）雷达是近些年来出现的两种新体制雷达。MIMO雷达通过多个天线发射多种波形对目标进行探测，由于利用了波形自由度，MIMO雷达能够提供更多有用信息，有利于目标探测性能的提升。而FDA雷达的波束具有距离依赖性，因此，FDA雷达具有抗距离欺骗干扰的先天优势。
通过把FDA雷达与MIMO雷达结合，可进一步提升雷达系统的目标探测性能。专利文件CN112363151A（频率分集阵多输入多输出雷达的自适应目标检测方法）基于自适应检测思想，设计了一种有效的FDA-MIMO雷达目标检测方法，但该方法仅基于一个脉冲数据，未充分利用目标的运动信息，对运动目标的检测性能不足；论文（R. Gui, W.-Q. Wang, and Z.Zheng, “Low-complexity GLRT for FDA radar without training data,” DigitalSignal Processing, vol. 107, p.102861, 2020.）基于FDA-MIMO雷达的多个脉冲数据，提出了自适应检测方法，尽管该方法考虑了目标的运动信息，但是并未利用训练样本，检测性能有限。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种FDA-MIMO雷达运动目标检测方法与系统，其目的在于基于自适应检测思想，利用多个脉冲数据和多个训练样本数据，由此解决FDA-MIMO雷达运动目标检测难题的技术问题。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种FDA-MIMO雷达运动目标检测方法，包括如下步骤：
步骤1：构造待检测数据矩阵、训练样本矩阵，并确定待检测单元对应的目标角度和多普勒频率；构造的待检测数据矩阵和训练样本矩阵分别表示为
Figure 164601DEST_PATH_IMAGE001
和
Figure 970883DEST_PATH_IMAGE002
，二者的维数分别为
Figure 66884DEST_PATH_IMAGE003
和
Figure 808575DEST_PATH_IMAGE004
，其中，
Figure 68655DEST_PATH_IMAGE005
表示发射阵元数，
Figure 797403DEST_PATH_IMAGE006
表示接收阵元数，
Figure 560959DEST_PATH_IMAGE007
表示一个相干处理间隔内的脉冲数，
Figure 270289DEST_PATH_IMAGE008
表示训练样本的个数；确定的待检测单元对应的目标角度和多普勒频率分别记为
Figure 142299DEST_PATH_IMAGE009
和
Figure 555963DEST_PATH_IMAGE010
；
步骤2：根据所述训练样本矩阵构造采样协方差矩阵，根据所述目标角度构造发射接收导向矢量，根据所述目标多普勒频率构造多普勒导向矢量；根据所述训练样本矩阵构造的采样协方差矩阵为
Figure 49392DEST_PATH_IMAGE011
，上标
Figure 788678DEST_PATH_IMAGE012
表示共轭转置，根据所述目标角度构造的发射接收导向矢量为：
Figure 882405DEST_PATH_IMAGE013
其中，
Figure 834181DEST_PATH_IMAGE014
和
Figure 713275DEST_PATH_IMAGE015
分别为发射导向矢量和接收导向矢量，二者的表达式分别为：
Figure 92304DEST_PATH_IMAGE016
和
Figure 673327DEST_PATH_IMAGE017
符号
Figure 632055DEST_PATH_IMAGE018
表示单位虚数，即
Figure 490290DEST_PATH_IMAGE019
，
Figure 181165DEST_PATH_IMAGE020
表示Kronecker积，上标
Figure 124851DEST_PATH_IMAGE021
表示转置，
Figure 543062DEST_PATH_IMAGE022
为阵元间距，
Figure 255804DEST_PATH_IMAGE023
为目标角度，
Figure 117580DEST_PATH_IMAGE024
为第一个阵元的发射信号波长，
Figure 469933DEST_PATH_IMAGE025
为相邻两个阵元之间发射载频的频率增量，
Figure 567202DEST_PATH_IMAGE026
为目标相对于雷达的距离，
Figure 9816DEST_PATH_IMAGE027
为光速；根据所述目标多普勒频率构造的多普勒导向矢量为：
Figure 167128DEST_PATH_IMAGE028
其中，
Figure 210039DEST_PATH_IMAGE029
是脉冲重复间隔；
步骤3：利用所述待检测数据矩阵、采样协方差矩阵、发射接收导向矢量和所述多普勒导向矢量，构造检测统计量；
步骤4：根据数据维数和系统设定的虚警概率计算检测门限；
步骤5：比较所述检测统计量与所述检测门限的大小，做出目标是否存在的判决。
优选地，所述步骤3中，利用所述待检测数据矩阵、采样协方差矩阵、发射接收导向矢量和所述多普勒导向矢量，构造的检测统计量为：
Figure 48682DEST_PATH_IMAGE030
其中，
Figure 736015DEST_PATH_IMAGE031
上标
Figure 939595DEST_PATH_IMAGE032
表示共轭，符号
Figure 79589DEST_PATH_IMAGE033
表示矩阵的行列式，
Figure 908874DEST_PATH_IMAGE034
表示矩阵的逆。
优选地，所述步骤4中，根据数据维数和系统设定的虚警概率计算检测门限通过下式得到：
Figure 450713DEST_PATH_IMAGE035
式中，
Figure 825194DEST_PATH_IMAGE036
表示系统设定的虚警概率。
优选地，所述步骤5中，比较所述检测统计量与所述检测门限的大小，做出目标是否存在的判决，分下述两种情况进行判定：
若检测统计量
Figure 452484DEST_PATH_IMAGE037
大于等于检测门限
Figure 560161DEST_PATH_IMAGE038
，则判定目标存在；
若检测统计量
Figure 222086DEST_PATH_IMAGE037
小于检测门限
Figure 767468DEST_PATH_IMAGE038
，则判定目标不存在。
按照本发明的另一方面，提供了一种FDA-MIMO雷达运动目标检测系统，包括初始数据构造模块、变换数据构造模块、检测统计量构造模块、检测门限计算模块和目标判决模块，其中：
所述初始数据构造模块，用于构造待检测数据矩阵、训练样本矩阵，并确定待检测单元对应的目标角度和多普勒频率；构造的待检测数据矩阵和训练样本矩阵分别表示为和
Figure 882055DEST_PATH_IMAGE002
，二者的维数分别为
Figure 787563DEST_PATH_IMAGE039
和，其中，
Figure 303995DEST_PATH_IMAGE005
表示发射阵元数，
Figure 20278DEST_PATH_IMAGE040
表示接收阵元数，
Figure 622161DEST_PATH_IMAGE041
表示一个相干处理间隔内的脉冲数，
Figure 596939DEST_PATH_IMAGE008
表示训练样本的个数；确定的待检测单元对应的目标角度和多普勒频率分别记为
Figure 967877DEST_PATH_IMAGE009
和
Figure 245275DEST_PATH_IMAGE042
；
所述变换数据构造模块，用于根据所述训练样本矩阵构造采样协方差矩阵，根据所述目标角度构造发射接收导向矢量，根据所述目标多普勒频率构造多普勒导向矢量；根据所述训练样本矩阵构造的采样协方差矩阵为
Figure 193508DEST_PATH_IMAGE043
，上标
Figure 581764DEST_PATH_IMAGE044
表示共轭转置，根据所述目标角度构造的发射接收导向矢量为：
Figure 682575DEST_PATH_IMAGE013
其中，
Figure 130874DEST_PATH_IMAGE014
和
Figure 831983DEST_PATH_IMAGE015
分别为发射导向矢量和接收导向矢量，二者的表达式分别为：
Figure 758351DEST_PATH_IMAGE016
和
Figure 713668DEST_PATH_IMAGE017
符号
Figure 332868DEST_PATH_IMAGE018
表示单位虚数，即
Figure 255694DEST_PATH_IMAGE019
，
Figure 720173DEST_PATH_IMAGE020
表示Kronecker积，上标
Figure 795577DEST_PATH_IMAGE021
表示转置，
Figure 585678DEST_PATH_IMAGE022
为阵元间距，
Figure 730221DEST_PATH_IMAGE023
为目标角度，
Figure 467232DEST_PATH_IMAGE024
为第一个阵元的发射信号波长，
Figure 193880DEST_PATH_IMAGE025
为相邻两个阵元之间发射载频的频率增量，
Figure 92566DEST_PATH_IMAGE026
为目标相对于雷达的距离，
Figure 865350DEST_PATH_IMAGE027
为光速；根据所述目标多普勒频率构造的多普勒导向矢量为：
Figure 79423DEST_PATH_IMAGE028
其中，
Figure 988473DEST_PATH_IMAGE029
是脉冲重复间隔；
所述检测统计量构造模块，用于利用所述待检测数据矩阵、采样协方差矩阵、发射接收导向矢量和所述多普勒导向矢量，构造检测统计量；
所述检测门限计算模块，用于根据数据维数和系统设定的虚警概率计算检测门限；
所述目标判决模块，用于比较所述检测统计量与所述检测门限的大小，做出目标是否存在的判决。
优选地，所述检测统计量构造模块，利用所述待检测数据矩阵、采样协方差矩阵、发射接收导向矢量和所述多普勒导向矢量，构造的检测统计量为：
Figure 995743DEST_PATH_IMAGE030
其中，
Figure 990244DEST_PATH_IMAGE031
上标
Figure 990430DEST_PATH_IMAGE032
表示共轭，符号
Figure 285145DEST_PATH_IMAGE033
表示矩阵的行列式，
Figure 932158DEST_PATH_IMAGE034
表示矩阵的逆。
优选地，所述检测门限计算模块，根据数据维数和系统设定的虚警概率计算检测门限通过下式得到：
Figure 679534DEST_PATH_IMAGE035
式中，
Figure 217832DEST_PATH_IMAGE036
表示系统设定的虚警概率。
优选地，所述目标判决模块，比较所述检测统计量与所述检测门限的大小，做出目标是否存在的判决，分下述两种情况进行判定：
若检测统计量
Figure 101474DEST_PATH_IMAGE037
大于等于检测门限
Figure 184968DEST_PATH_IMAGE038
，则判定目标存在；
若检测统计量
Figure 154061DEST_PATH_IMAGE037
小于检测门限
Figure 496050DEST_PATH_IMAGE038
，则判定目标不存在。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有如下有益效果：
（1）本发明通过构造待检测数据矩阵
Figure 234199DEST_PATH_IMAGE045
、训练样本矩阵
Figure 754173DEST_PATH_IMAGE046
，并确定待检测单元对应的目标角度
Figure 210562DEST_PATH_IMAGE023
和多普勒频率
Figure 90662DEST_PATH_IMAGE047
，以及构造采样协方差矩阵
Figure 948897DEST_PATH_IMAGE048
，构造发射接收导向矢量
Figure 639772DEST_PATH_IMAGE049
，构造多普勒导向矢量
Figure 317878DEST_PATH_IMAGE050
，较好地兼顾了多个空域通道和多个多普勒通道的接收数据，为设计有效的检测器提供了必要的前提条件；
（2）本发明通过构造自适应检测统计量
Figure 267248DEST_PATH_IMAGE051
，一体化实现了信号积累、杂波抑制、恒虚警处理，极大简化了检测流程，降低了运算复杂度，并且提高了检测性能；
（3）本发明通过根据数据维数和系统设定的虚警概率计算检测门限，避免了传统检测方法难以准确确定检测门限的难题；
（4）本发明设计的自适应检测器具有恒虚警特性，无需额外的恒虚警处理步骤，进一步简化了检测流程。
附图说明
图1为本发明一种FDA-MIMO雷达运动目标检测方法的流程示意图；
图2为本发明一种FDA-MIMO雷达运动目标检测系统的结构框架图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本发明的目的在于解决复合高斯杂波下存在干扰时的目标检测问题。为实现上述目的，请参阅图1所示，本发明提供了一种FDA-MIMO雷达运动目标检测方法，包括以下步骤：
步骤1：构造待检测数据矩阵、训练样本矩阵，并确定待检测单元对应的目标角度和多普勒频率；
所述步骤1中，构造的待检测数据矩阵和训练样本矩阵分别表示为
Figure 979989DEST_PATH_IMAGE001
和
Figure 841766DEST_PATH_IMAGE052
，二者的维数分别为
Figure 272748DEST_PATH_IMAGE039
和
Figure 494650DEST_PATH_IMAGE004
，其中，
Figure 61898DEST_PATH_IMAGE053
表示发射阵元数，
Figure 422472DEST_PATH_IMAGE006
表示接收阵元数，
Figure 950537DEST_PATH_IMAGE007
表示一个相干处理间隔内的脉冲数，
Figure 851496DEST_PATH_IMAGE054
表示训练样本的个数；确定的待检测单元对应的目标角度和多普勒频率分别记为
Figure 663464DEST_PATH_IMAGE023
和
Figure 991677DEST_PATH_IMAGE042
；
步骤2：根据所述训练样本矩阵构造采样协方差矩阵，根据所述目标角度构造发射接收导向矢量，根据所述目标多普勒频率构造多普勒导向矢量；
所述步骤2中，根据所述训练样本矩阵构造的采样协方差矩阵为
Figure 272616DEST_PATH_IMAGE055
，上标
Figure 711688DEST_PATH_IMAGE044
表示共轭转置，根据所述目标角度构造的发射接收导向矢量为：
Figure 384021DEST_PATH_IMAGE013
其中，
Figure 883135DEST_PATH_IMAGE014
和
Figure 385792DEST_PATH_IMAGE015
分别为发射导向矢量和接收导向矢量，二者的表达式分别为：
Figure 628555DEST_PATH_IMAGE016
和
Figure 415114DEST_PATH_IMAGE017
符号
Figure 85130DEST_PATH_IMAGE018
表示单位虚数，即
Figure 809503DEST_PATH_IMAGE019
，
Figure 59219DEST_PATH_IMAGE020
表示Kronecker积，上标
Figure 575651DEST_PATH_IMAGE021
表示转置，
Figure 541202DEST_PATH_IMAGE022
为阵元间距，
Figure 877505DEST_PATH_IMAGE023
为目标角度，
Figure 337436DEST_PATH_IMAGE024
为第一个阵元的发射信号波长，
Figure 708375DEST_PATH_IMAGE025
为相邻两个阵元之间发射载频的频率增量，
Figure 641565DEST_PATH_IMAGE026
为目标相对于雷达的距离，
Figure 606110DEST_PATH_IMAGE027
为光速；根据所述目标多普勒频率构造的多普勒导向矢量为：
Figure 932049DEST_PATH_IMAGE028
其中，
Figure 423073DEST_PATH_IMAGE029
是脉冲重复间隔；
步骤3：利用所述待检测数据矩阵、采样协方差矩阵、发射接收导向矢量和所述多普勒导向矢量，构造检测统计量；
所述步骤3中，利用所述待检测数据矩阵、采样协方差矩阵、发射接收导向矢量和所述多普勒导向矢量，构造的检测统计量为：
Figure 730426DEST_PATH_IMAGE030
其中，
Figure 41322DEST_PATH_IMAGE031
上标
Figure 843056DEST_PATH_IMAGE032
表示共轭，符号
Figure 188587DEST_PATH_IMAGE033
表示矩阵的行列式，
Figure 666841DEST_PATH_IMAGE034
表示矩阵的逆；
步骤4：根据数据维数和系统设定的虚警概率计算检测门限；
所述步骤4中，根据数据维数和系统设定的虚警概率计算检测门限通过下式得到：
Figure 465033DEST_PATH_IMAGE035
式中，
Figure 70458DEST_PATH_IMAGE036
表示系统设定的虚警概率；
步骤5：比较所述检测统计量与所述检测门限的大小，做出目标是否存在的判决；
所述步骤5中，比较所述检测统计量与所述检测门限的大小，做出目标是否存在的判决，分下述两种情况进行判定：
若检测统计量
Figure 270495DEST_PATH_IMAGE037
大于等于检测门限
Figure 185230DEST_PATH_IMAGE038
，则判定目标存在；
若检测统计量
Figure 205139DEST_PATH_IMAGE037
小于检测门限
Figure 614255DEST_PATH_IMAGE038
，则判定目标不存在。
请参阅图2所示，本发明还提供一种FDA-MIMO雷达运动目标检测系统，其特征在于，包括初始数据构造模块、变换数据构造模块、检测统计量构造模块、检测门限计算模块和目标判决模块，其中：
所述初始数据构造模块，用于构造待检测数据矩阵、训练样本矩阵，并确定待检测单元对应的目标角度和多普勒频率；构造的待检测数据矩阵和训练样本矩阵分别表示为
Figure 668798DEST_PATH_IMAGE001
和
Figure 285593DEST_PATH_IMAGE052
，二者的维数分别为
Figure 261640DEST_PATH_IMAGE039
和
Figure 208867DEST_PATH_IMAGE004
，其中，
Figure 117917DEST_PATH_IMAGE005
表示发射阵元数，
Figure 368596DEST_PATH_IMAGE006
表示接收阵元数，
Figure 363097DEST_PATH_IMAGE007
表示一个相干处理间隔内的脉冲数，
Figure 114015DEST_PATH_IMAGE008
表示训练样本的个数；确定的待检测单元对应的目标角度和多普勒频率分别记为
Figure 877572DEST_PATH_IMAGE023
和
Figure 305011DEST_PATH_IMAGE042
；
所述变换数据构造模块，用于根据所述训练样本矩阵构造采样协方差矩阵，根据所述目标角度构造发射接收导向矢量，根据所述目标多普勒频率构造多普勒导向矢量；根据所述训练样本矩阵构造的采样协方差矩阵为
Figure 458911DEST_PATH_IMAGE055
，上标
Figure 872575DEST_PATH_IMAGE044
表示共轭转置，根据所述目标角度构造的发射接收导向矢量为：
Figure 615272DEST_PATH_IMAGE013
其中，
Figure 88979DEST_PATH_IMAGE014
和
Figure 933438DEST_PATH_IMAGE015
分别为发射导向矢量和接收导向矢量，二者的表达式分别为：
Figure 150793DEST_PATH_IMAGE016
和
Figure 13575DEST_PATH_IMAGE017
符号
Figure 658183DEST_PATH_IMAGE018
表示单位虚数，即
Figure 989939DEST_PATH_IMAGE019
，
Figure 10984DEST_PATH_IMAGE020
表示Kronecker积，上标
Figure 728274DEST_PATH_IMAGE021
表示转置，
Figure 278204DEST_PATH_IMAGE022
为阵元间距，
Figure 362834DEST_PATH_IMAGE023
为目标角度，
Figure 921992DEST_PATH_IMAGE024
为第一个阵元的发射信号波长，
Figure 759366DEST_PATH_IMAGE025
为相邻两个阵元之间发射载频的频率增量，
Figure 745777DEST_PATH_IMAGE026
为目标相对于雷达的距离，
Figure 786545DEST_PATH_IMAGE027
为光速；根据所述目标多普勒频率构造的多普勒导向矢量为：
Figure 883814DEST_PATH_IMAGE028
其中，
Figure 841275DEST_PATH_IMAGE029
是脉冲重复间隔；
所述检测统计量构造模块，用于利用所述待检测数据矩阵、采样协方差矩阵、发射接收导向矢量和所述多普勒导向矢量，构造检测统计量；
所述检测门限计算模块，用于根据数据维数和系统设定的虚警概率计算检测门限；
所述目标判决模块，用于比较所述检测统计量与所述检测门限的大小，做出目标是否存在的判决。
进一步地，检测统计量构造模块，利用所述待检测数据矩阵、采样协方差矩阵、发射接收导向矢量和所述多普勒导向矢量，构造的检测统计量为：
Figure 998587DEST_PATH_IMAGE030
其中，
Figure 854547DEST_PATH_IMAGE031
上标
Figure 630873DEST_PATH_IMAGE032
表示共轭，符号
Figure 318207DEST_PATH_IMAGE033
表示矩阵的行列式，
Figure 771054DEST_PATH_IMAGE034
表示矩阵的逆；
步骤4：根据数据维数和系统设定的虚警概率计算检测门限；
所述步骤4中，根据数据维数和系统设定的虚警概率计算检测门限通过下式得到：
Figure 583152DEST_PATH_IMAGE035
式中，
Figure 22223DEST_PATH_IMAGE036
表示系统设定的虚警概率；
进一步地，所述目标判决模块，比较所述检测统计量与所述检测门限的大小，做出目标是否存在的判决，分下述两种情况进行判定：
若检测统计量
Figure 767326DEST_PATH_IMAGE037
大于等于检测门限
Figure 396933DEST_PATH_IMAGE038
，则判定目标存在；
若检测统计量
Figure 24224DEST_PATH_IMAGE037
小于检测门限
Figure 142352DEST_PATH_IMAGE038
，则判定目标不存在。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种FDA-MIMO雷达运动目标检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：构造待检测数据矩阵、训练样本矩阵，并确定待检测单元对应的目标角度和多普勒频率；构造的待检测数据矩阵和训练样本矩阵分别表示为
Figure 656948DEST_PATH_IMAGE001
和
Figure 235740DEST_PATH_IMAGE002
，二者的维数分别为
Figure 546636DEST_PATH_IMAGE003
和
Figure 348370DEST_PATH_IMAGE004
，其中，
Figure 693901DEST_PATH_IMAGE005
表示发射阵元数，
Figure 906576DEST_PATH_IMAGE006
表示接收阵元数，
Figure 704768DEST_PATH_IMAGE007
表示一个相干处理间隔内的脉冲数，
Figure 106930DEST_PATH_IMAGE008
表示训练样本的个数；确定的待检测单元对应的目标角度和多普勒频率分别记为
Figure 166022DEST_PATH_IMAGE009
和
Figure 690544DEST_PATH_IMAGE010
；
步骤2：根据所述训练样本矩阵构造采样协方差矩阵，根据所述目标角度构造发射接收导向矢量，根据所述目标多普勒频率构造多普勒导向矢量；根据所述训练样本矩阵构造的采样协方差矩阵为
Figure 851398DEST_PATH_IMAGE011
，上标
Figure 40940DEST_PATH_IMAGE012
表示共轭转置，根据所述目标角度构造的发射接收导向矢量为：
Figure 95484DEST_PATH_IMAGE013
其中，
Figure 931853DEST_PATH_IMAGE014
和
Figure 439057DEST_PATH_IMAGE015
分别为发射导向矢量和接收导向矢量，二者的表达式分别为：
Figure 369973DEST_PATH_IMAGE016
和
Figure 216706DEST_PATH_IMAGE017
符号
Figure 83031DEST_PATH_IMAGE018
表示单位虚数，即
Figure 467745DEST_PATH_IMAGE019
，
Figure 77718DEST_PATH_IMAGE020
表示Kronecker积，上标
Figure 716641DEST_PATH_IMAGE021
表示转置，
Figure 285025DEST_PATH_IMAGE022
为阵元间距，
Figure 891456DEST_PATH_IMAGE023
为目标角度，
Figure 305120DEST_PATH_IMAGE024
为第一个阵元的发射信号波长，
Figure 64129DEST_PATH_IMAGE025
为相邻两个阵元之间发射载频的频率增量，
Figure 537835DEST_PATH_IMAGE026
为目标相对于雷达的距离，
Figure 631562DEST_PATH_IMAGE027
为光速；根据所述目标多普勒频率构造的多普勒导向矢量为：
Figure 583338DEST_PATH_IMAGE028
其中，
Figure 462432DEST_PATH_IMAGE029
是脉冲重复间隔；
步骤3：利用所述待检测数据矩阵、采样协方差矩阵、发射接收导向矢量和所述多普勒导向矢量，构造检测统计量；
步骤4：根据数据维数和系统设定的虚警概率计算检测门限；
步骤5：比较所述检测统计量与所述检测门限的大小，做出目标是否存在的判决。
2.如权利要求1所述的FDA-MIMO雷达运动目标检测方法，其特征在于，所述步骤3中，利用所述待检测数据矩阵、采样协方差矩阵、发射接收导向矢量和所述多普勒导向矢量，构造的检测统计量为：
Figure 107040DEST_PATH_IMAGE030
其中，
Figure 682203DEST_PATH_IMAGE031
上标
Figure 437670DEST_PATH_IMAGE032
表示共轭，符号
Figure 905691DEST_PATH_IMAGE033
表示矩阵的行列式，
Figure 721201DEST_PATH_IMAGE034
表示矩阵的逆。
3.如权利要求1或2所述的FDA-MIMO雷达运动目标检测方法，其特征在于，所述步骤4中，根据数据维数和系统设定的虚警概率计算检测门限通过下式得到：
Figure 789520DEST_PATH_IMAGE035
式中，
Figure 83098DEST_PATH_IMAGE036
表示系统设定的虚警概率。
4.如权利要求1或2所述的FDA-MIMO雷达运动目标检测方法，其特征在于，所述步骤5中，比较所述检测统计量与所述检测门限的大小，做出目标是否存在的判决，分下述两种情况进行判定：
若检测统计量
Figure 671205DEST_PATH_IMAGE037
大于等于检测门限
Figure 392036DEST_PATH_IMAGE038
，则判定目标存在；
若检测统计量
Figure 947651DEST_PATH_IMAGE037
小于检测门限
Figure 44920DEST_PATH_IMAGE038
，则判定目标不存在。
5.一种FDA-MIMO雷达运动目标检测系统，其特征在于，包括初始数据构造模块、变换数据构造模块、检测统计量构造模块、检测门限计算模块和目标判决模块，其中：
所述初始数据构造模块，用于构造待检测数据矩阵、训练样本矩阵，并确定待检测单元对应的目标角度和多普勒频率；构造的待检测数据矩阵和训练样本矩阵分别表示为和
Figure 18693DEST_PATH_IMAGE002
，二者的维数分别为
Figure 644846DEST_PATH_IMAGE039
和，其中，
Figure 953337DEST_PATH_IMAGE005
表示发射阵元数，
Figure 854296DEST_PATH_IMAGE040
表示接收阵元数，
Figure 885837DEST_PATH_IMAGE041
表示一个相干处理间隔内的脉冲数，
Figure 214051DEST_PATH_IMAGE008
表示训练样本的个数；确定的待检测单元对应的目标角度和多普勒频率分别记为
Figure 478679DEST_PATH_IMAGE009
和
Figure 855433DEST_PATH_IMAGE042
；
所述变换数据构造模块，用于根据所述训练样本矩阵构造采样协方差矩阵，根据所述目标角度构造发射接收导向矢量，根据所述目标多普勒频率构造多普勒导向矢量；根据所述训练样本矩阵构造的采样协方差矩阵为
Figure 397273DEST_PATH_IMAGE043
，上标
Figure 99650DEST_PATH_IMAGE044
表示共轭转置，根据所述目标角度构造的发射接收导向矢量为：
Figure 851574DEST_PATH_IMAGE013
其中，
Figure 766441DEST_PATH_IMAGE014
和
Figure 366049DEST_PATH_IMAGE015
分别为发射导向矢量和接收导向矢量，二者的表达式分别为：
Figure 36065DEST_PATH_IMAGE016
和
Figure 275285DEST_PATH_IMAGE017
符号
Figure 56159DEST_PATH_IMAGE018
表示单位虚数，即
Figure 447958DEST_PATH_IMAGE019
，
Figure 288875DEST_PATH_IMAGE020
表示Kronecker积，上标
Figure 15391DEST_PATH_IMAGE021
表示转置，
Figure 599956DEST_PATH_IMAGE022
为阵元间距，
Figure 846261DEST_PATH_IMAGE023
为目标角度，
Figure 858079DEST_PATH_IMAGE024
为第一个阵元的发射信号波长，
Figure 812172DEST_PATH_IMAGE025
为相邻两个阵元之间发射载频的频率增量，
Figure 200428DEST_PATH_IMAGE026
为目标相对于雷达的距离，
Figure 301239DEST_PATH_IMAGE027
为光速；根据所述目标多普勒频率构造的多普勒导向矢量为：
Figure 749538DEST_PATH_IMAGE028
其中，
Figure 450647DEST_PATH_IMAGE029
是脉冲重复间隔；
所述检测统计量构造模块，用于利用所述待检测数据矩阵、采样协方差矩阵、发射接收导向矢量和所述多普勒导向矢量，构造检测统计量；
所述检测门限计算模块，用于根据数据维数和系统设定的虚警概率计算检测门限；
所述目标判决模块，用于比较所述检测统计量与所述检测门限的大小，做出目标是否存在的判决。
6.如权利要求5所述的FDA-MIMO雷达运动目标检测系统，其特征在于，所述检测统计量构造模块，利用所述待检测数据矩阵、采样协方差矩阵、发射接收导向矢量和所述多普勒导向矢量，构造的检测统计量为：
Figure 377014DEST_PATH_IMAGE030
其中，
Figure 332332DEST_PATH_IMAGE031
上标
Figure 951532DEST_PATH_IMAGE032
表示共轭，符号
Figure 874358DEST_PATH_IMAGE033
表示矩阵的行列式，
Figure 604416DEST_PATH_IMAGE034
表示矩阵的逆。
7.如权利要求5或6所述的FDA-MIMO雷达运动目标检测系统，其特征在于，所述检测门限计算模块，根据数据维数和系统设定的虚警概率计算检测门限通过下式得到：
Figure 414241DEST_PATH_IMAGE035
式中，
Figure 204342DEST_PATH_IMAGE036
表示系统设定的虚警概率。
8.如权利要求5或6所述的FDA-MIMO雷达运动目标检测系统，其特征在于，所述目标判决模块，比较所述检测统计量与所述检测门限的大小，做出目标是否存在的判决，分下述两种情况进行判定：
若检测统计量
Figure 614464DEST_PATH_IMAGE037
大于等于检测门限
Figure 85896DEST_PATH_IMAGE038
，则判定目标存在；
若检测统计量
Figure 140440DEST_PATH_IMAGE037
小于检测门限
Figure 976809DEST_PATH_IMAGE038
，则判定目标不存在。
CN202110803468.4A 2021-07-16 2021-07-16 一种fda-mimo雷达运动目标检测方法与系统 Active CN113267759B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110803468.4A CN113267759B (zh) 2021-07-16 2021-07-16 一种fda-mimo雷达运动目标检测方法与系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110803468.4A CN113267759B (zh) 2021-07-16 2021-07-16 一种fda-mimo雷达运动目标检测方法与系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113267759A true CN113267759A (zh) 2021-08-17
CN113267759B CN113267759B (zh) 2021-09-24

Family

ID=77236611

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110803468.4A Active CN113267759B (zh) 2021-07-16 2021-07-16 一种fda-mimo雷达运动目标检测方法与系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113267759B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115902881A (zh) * 2022-12-29 2023-04-04 中国人民解放军空军预警学院 一种分布式无人机载雷达扩展目标检测方法与系统

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103364769A (zh) * 2013-07-05 2013-10-23 南京邮电大学 空间非均匀海杂波协方差矩阵的自适应估计方法
CN104155646A (zh) * 2014-08-22 2014-11-19 西安电子科技大学 基于多普勒谱特征的海面低速运动目标检测方法
US9244159B1 (en) * 2013-01-31 2016-01-26 The Boeing Company Distinguishing between maritime targets and clutter in range-doppler maps
CN105807267A (zh) * 2016-03-11 2016-07-27 中国人民解放军国防科学技术大学 一种mimo雷达扩展目标的检测方法
CN108693509A (zh) * 2018-04-08 2018-10-23 中国人民解放军海军航空大学 频控阵雷达空距频聚焦动目标积累检测方法
JP2019086464A (ja) * 2017-11-09 2019-06-06 株式会社東芝 レーダ装置及びそのレーダ信号処理方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9244159B1 (en) * 2013-01-31 2016-01-26 The Boeing Company Distinguishing between maritime targets and clutter in range-doppler maps
CN103364769A (zh) * 2013-07-05 2013-10-23 南京邮电大学 空间非均匀海杂波协方差矩阵的自适应估计方法
CN104155646A (zh) * 2014-08-22 2014-11-19 西安电子科技大学 基于多普勒谱特征的海面低速运动目标检测方法
CN105807267A (zh) * 2016-03-11 2016-07-27 中国人民解放军国防科学技术大学 一种mimo雷达扩展目标的检测方法
JP2019086464A (ja) * 2017-11-09 2019-06-06 株式会社東芝 レーダ装置及びそのレーダ信号処理方法
CN108693509A (zh) * 2018-04-08 2018-10-23 中国人民解放军海军航空大学 频控阵雷达空距频聚焦动目标积累检测方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JUN LIU 等: ""Persymmetric adaptive detection with improved robustness to steering vector mismatches"", 《SIGNAL PROCESSING》 *
张坤 等: ""相参雷达K分布海杂波背景下非相干积累恒虚警检测方法"", 《电子与信息学报》 *
杨海峰 等: ""不同发射波形下多机协同探测雷达系统信号建模与性能分析"", 《雷达学报》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115902881A (zh) * 2022-12-29 2023-04-04 中国人民解放军空军预警学院 一种分布式无人机载雷达扩展目标检测方法与系统
CN115902881B (zh) * 2022-12-29 2024-03-29 中国人民解放军空军预警学院 一种分布式无人机载雷达扩展目标检测方法与系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN113267759B (zh) 2021-09-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Fishler et al. Performance of MIMO radar systems: Advantages of angular diversity
CN109444820B (zh) 杂波和干扰共存时多通道雷达先干扰抑制后目标检测方法
CN107064882B (zh) 无源协同下基于射频隐身的雷达组网资源控制方法
CN112596033B (zh) 阵元-脉冲编码mimo雷达欺骗式干扰抑制方法
CN108614245B (zh) 一种基于射频隐身的边跟踪边干扰方法
CN113253251B (zh) 目标速度未知时的fda-mimo雷达检测方法与系统
CN109164420A (zh) 一种相控阵雷达搜索加跟踪工作模式的实现方法
CN111948634A (zh) 干扰条件下基于协方差矩阵重构的目标检测方法与装置
CN110865362A (zh) 一种基于fda-mimo雷达的低慢小目标检测方法
CN113267759B (zh) 一种fda-mimo雷达运动目标检测方法与系统
CN108572353B (zh) 一种低截获雷达的脉冲时间序列规划方法
CN109765529A (zh) 一种基于数字波束形成的毫米波雷达抗干扰方法及系统
CN112834999B (zh) 一种干扰方位已知时雷达目标恒虚警检测方法与系统
Aziz et al. Reinforcement learning based techniques for radar anti-jamming
CN113567934B (zh) 一种基于协同的雷达探测方法
CN110927692A (zh) 海杂波场景下搜索雷达射频隐身工作方式的求解方法
CN112363151A (zh) 频率分集阵多输入多输出雷达的自适应目标检测方法
CN110146854B (zh) 一种fda-mimo雷达稳健抗干扰方法
CN109581366B (zh) 一种基于目标导向矢量失配的离散旁瓣杂波识别方法
CN112612007B (zh) 基于近场效应的超稀疏阵列机载雷达动目标距离解模糊方法
CN115508791A (zh) 未知干噪环境下目标智能融合检测方法
CN113093174B (zh) 基于phd滤波雷达起伏微弱多目标的检测前跟踪方法
CN107589409A (zh) 一种分置天线mimo雷达分布式低通信量检测融合方法
CN115902881B (zh) 一种分布式无人机载雷达扩展目标检测方法与系统
CN115754970B (zh) 一种分布式无人机载雷达空时自适应目标检测方法与系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant