CN113671486B - 旋翼目标的雷达探测系统及方法 - Google Patents

旋翼目标的雷达探测系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种旋翼目标的雷达探测系统及系统，该系统包括：脉冲压缩模块用于对回波信息进行脉冲压缩处理，得到压缩信号；点最佳多普勒滤波模块用于对压缩信号中的低频信号滤波，输出第一滤波信号；相参积累运动目标检测模块用于对所述压缩信号中的高频信号进行相参积累处理，输出第二滤波信号；合并输出模块用于对所述第一滤波信号与所述第二滤波信号进行合并，输出合并信号；恒虚警检测模块用于对合并信号进行恒虚警检测，输出检测结果；通过合并两种模式进行恒虚警检测模块输出检测结果，利用精细化的滤波器组，以避免旋翼类目标多普勒分裂的现象，实现对低速旋翼类目标的稳定检测，提升检测准确率。

Description

旋翼目标的雷达探测系统及方法
技术领域
本发明涉及雷达探测技术领域，特别涉及一种旋翼目标的雷达探测系统及方法。
背景技术
雷达探测系统采用全相参、全固态、脉冲多普勒三坐标雷达体制，以宽波束发射窄波束接收的方式工作，对接收信号进行信号处理、数据处理以及终端显示的方式，实现对威力范围内的小微型目标进行探测和跟踪，通过自动和半自动的方式形成目标航迹，输出目标的距离、方位、速度、航向等信息，因此，雷达探测系统广泛应用于各个领域。
目前，雷达信号处理中利用脉冲压缩兼顾雷达作用距离和分辨能力，再利用相参积累提升目标的信噪比，并通过恒虚警检测方法检测目标并上报，雷达信号处理的基本流程如图1所示。由于受到对消MTI滤波器(Moving Target Indicator，动目标显示)特性的影响，常规的MTI结合FFT(Fast Fourier Transform，快速傅里叶变换)快速的MTD(moving-target detection，动目标检测)模式的合成多普勒滤波器组中各滤波器的主瓣有明显变形，各合成多普勒滤波器的杂波抑制性能各不相同。尤其是在对旋翼类目标的检测中，例如四旋翼和六旋翼，由于旋翼类目标其运动速度较低，滤波器往往会因为旋翼目标的姿态改变或者旋翼目标的旋翼数量出现多普勒的分裂现象，使得目标多普勒维度的信噪比大大降低，如图2所示，并且导致相同距离维上不准确的多普勒维被检测出来造成虚警增加，检测概率、准确率降低等情况，严重影响了雷达的检测性能。
因此，现有技术有待进一步改进，以提升雷达的检测性能。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种旋翼目标的雷达探测系统及方法
一种旋翼目标的雷达探测系统，该系统包括：脉冲压缩模块、点最佳多普勒滤波模块、相参积累动目标检测模块、合并输出模块及恒虚警检测模块；
所述脉冲压缩模块分别与所述点最佳多普勒滤波模块及所述相参积累动目标检测模块的输入端连接，所述合并输出模块的输入端分别与所述点最佳多普勒滤波模块及所述相参积累动目标检测模块的输出端连接，所述合并输出模块的输出端与所述恒虚警检测模块连接；
所述脉冲压缩模块用于接收回波信号，并对所述回波信息进行脉冲压缩处理，得到压缩信号；
所述点最佳多普勒滤波模块用于接收所述压缩信号，并对所述压缩信号中的低频信号滤波，输出第一滤波信号；
所述相参积累运动目标检测模块用于接收所述压缩信号，并对所述压缩信号中的高频信号进行相参积累处理，输出第二滤波信号；
所述合并输出模块用于接收所述第一滤波信号及所述第二滤波信号，并对所述第一滤波信号与所述第二滤波信号进行合并，输出合并信号；
所述恒虚警检测模块用于对所述合并信号进行恒虚警检测，输出检测结果。
在其中一个实施例中，所述脉冲压缩模块为脉冲压缩滤波器，所述脉冲压缩滤波器输出的压缩信号s0(t)为回波信号si(t)与脉冲响应h(t)的卷积，s0(t)表达式为：
s0(t)＝si(t)*h(t)
所述脉冲压缩滤波器的脉冲响应的表达式为：
h(t)＝Ksi*(td-t)
其中，si(t)为回波信号，td为脉冲压缩滤波器的延迟，K为增益常数。
在其中一个实施例中，所述多普勒滤波模块包括N*M的滤波器组，其中，N表示滤波器组的阶数，M则表示每个滤波器的积累点数；
所述滤波器组用于覆盖低速目标的多普勒检测区域，利用含噪声的杂波协方差矩阵，对所述压缩信号的低频信号进行滤波，得到所述第一滤波器。
在其中一个实施例中，所述含噪声的杂波协方差矩阵表达式为：
R＝Rc+σ2I
其中Rc为杂波协方差矩阵，I为单位矩阵，σ2为噪声功率。
在其中一个实施例中，所述相参积累动目标检测模块包括动目标显示单元及快速傅里叶变换单元；
所述压缩信号中的高频信号通过所述目标显示单元进行目标显示后，利用所述快速傅里叶变换单元进行傅里叶变换运算，其中，所述傅里叶变换单元每点输出相当于信号相参积累的结果。
在其中一个实施例中，所述傅里叶变换单元包括N个滤波器，N个所述滤波器均匀分布在(0～fr)的频率区间内；其中，地杂波频谱位于f＝±nfr处。
在其中一个实施例中，所述傅里叶变化单元每点输出表示为：
其中，X(n)表示第n个滤波器的输出。
在其中一个实施例中，所述合并输出模块用于将所述第一滤波信号与所述第二滤波信号进行合并的方式为：
利用所述点最佳多普勒滤波模块覆盖归一化中心频率小于0.2的滤波器，其他中心频率则利用所述相参积累运动目标检测模块进行补充，完成拼接后输出，得到合并信号。
在其中一个实施例中，提供一种旋翼目标的雷达探测方法，应用于上述任一实施例中所述的旋翼目标的雷达探测系统，所述的方法包括：
获取回波信号；
对所述回波信号进行脉冲压缩处理，得到压缩信号；
基于点最佳多普勒滤波原理，对所述压缩信号中的低频信号进行滤波，得到第一滤波信号；
对所述压缩信号中的高频信号进行相参积累，得到第二滤波信号；
对所述第一滤波信号及所述第二滤波信号进行合并处理，得到合并信号；
对所述合并信号进行恒虚警检测，输出检测结果。
在其中一个实施例中，所述基于点最佳多普勒滤波原理，对所述压缩信号中的低频信号进行滤波，得到第一滤波信号的步骤，包括：
基于点最佳多普勒滤波原理，通过设置N*M的滤波器组，以覆盖低速目标的多普勒检测区域；
利用含噪声的杂波协方差矩阵，对所述压缩信号的低频信号进行滤波，得到所述第一滤波信号；
其中，N表示滤波器组的阶数，M则表示每个滤波器的积累点数。
上述旋翼目标的雷达探测系统及方法，脉冲压缩模块对雷达的回波信号进行脉冲压缩，点最佳多普勒滤波模块对压缩信号中的低频信号进行覆盖，即对低速旋翼类目标的多普勒频率覆盖，合并对压缩信号中高频部分利用相参积累运动目标检测模块的方式实现对整个频率信号的覆盖，合并两种模式通过恒虚警检测模块输出检测结果，利用精细化的滤波器组，以避免旋翼类目标多普勒分裂的现象，实现对低速旋翼类目标的稳定检测，提升检测准确率。
附图说明
图1为传统雷达探测系统的结构框图；
图2为采用传统雷达探测系统探测旋翼类目标多普勒分裂现象示意图；
图3为一个实施例中旋翼目标的雷达探测系统的结构框图；
图4为一个实施例中DDC信号的示意图；
图5为一个实施例中压缩信号的示意图；
图6为一个实施例中点最佳多普勒滤波模块的频率特性示意图；
图7为一个实施例中加汉明窗的多普中心频率为0.0625PRF的滤波器的频率特性示意图；
图8为一个实施例中合并信号的频率特性示意图；
图9为一个实施例中恒虚警检测模块输出目标检测结果的多普勒波形三维示意图；
图10为一个实施例中恒虚警检测模块输出目标检测结果的多普勒波形二维示意图；
图11为一个实施例中恒虚警检测模块的工作流程示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
在其中一个实施例中，一种旋翼目标的雷达探测系统，该系统包括：脉冲压缩模块、点最佳多普勒滤波模块、相参积累动目标检测模块、合并输出模块及恒虚警检测模块；
所述脉冲压缩模块分别与所述点最佳多普勒滤波模块及所述相参积累动目标检测模块的输入端连接，所述合并输出模块的输入端分别与所述点最佳多普勒滤波模块及所述相参积累动目标检测模块的输出端连接，所述合并输出模块的输出端与所述恒虚警检测模块连接；
所述脉冲压缩模块用于接收回波信号，并对所述回波信息进行脉冲压缩处理，得到压缩信号；
所述点最佳多普勒滤波模块用于接收所述压缩信号，并对所述压缩信号中的低频信号滤波，输出第一滤波信号；
所述相参积累运动目标检测模块用于接收所述压缩信号，并对所述压缩信号中的高频信号进行相参积累处理，输出第二滤波信号；
所述合并输出模块用于接收所述第一滤波信号及所述第二滤波信号，并对所述第一滤波信号与所述第二滤波信号进行合并，输出合并信号；
所述恒虚警检测模块用于对所述合并信号进行恒虚警检测，输出检测结果。
上述旋翼目标的雷达探测系统，脉冲压缩模块对雷达的回波信号进行脉冲压缩，点最佳多普勒滤波模块对压缩信号中的低频信号进行覆盖，即对低速旋翼类目标的多普勒频率覆盖，合并对压缩信号中高频部分利用相参积累运动目标检测模块的方式实现对整个频率信号的覆盖，合并两种模式通过恒虚警检测模块输出检测结果，利用精细化的滤波器组，以避免旋翼类目标多普勒分裂的现象，实现对低速旋翼类目标的稳定检测，提升检测准确率。
请参阅图3，在其中一个实施例中，一种旋翼目标的雷达探测系统10，该系统包括：脉冲压缩模块100、点最佳多普勒滤波模块200、相参积累动目标检测模块300、合并输出模块400及恒虚警检测模块500；
所述脉冲压缩模块分别与所述点最佳多普勒滤波模块及所述相参积累动目标检测模块的输入端连接，所述合并输出模块的输入端分别与所述点最佳多普勒滤波模块及所述相参积累动目标检测模块的输出端连接，所述合并输出模块的输出端与所述恒虚警检测模块连接；
所述脉冲压缩模块用于接收回波信号，并对所述回波信息进行脉冲压缩处理，得到压缩信号；
所述点最佳多普勒滤波模块用于接收所述压缩信号，并对所述压缩信号中的低频信号滤波，输出第一滤波信号；
所述相参积累运动目标检测模块用于接收所述压缩信号，并对所述压缩信号中的高频信号进行相参积累处理，输出第二滤波信号；
所述合并输出模块用于接收所述第一滤波信号及所述第二滤波信号，并对所述第一滤波信号与所述第二滤波信号进行合并，输出合并信号；
所述恒虚警检测模块用于对所述合并信号进行恒虚警检测，输出检测结果。
具体的，脉冲压缩是大时宽带宽积信号通过一个脉冲压缩滤波器实现的，雷达发射信号时载频按一定规律变化的宽脉冲，即具有非线性相位谱的宽脉冲。而脉冲压缩滤波器具有与发射信号变化规律相反的延迟频率特性，即脉冲压缩滤波器的相频特性应该与发射信号实现相位共轭匹配。
具体的，点最佳多普勒滤波模块用于对所述压缩信号中的低频信号滤波，即覆盖低速目标的多普勒检测区域。点最佳多普勒滤波模块指在所需的多普勒处理频段中的某一点上达到最佳，用许多滤波器填满感兴趣的多普勒区域，利用雷达的脉冲重复频率、以及关注低速目标的速度范围对滤波器组进行设计，以覆盖相对低速目标的多普勒检测区域。在其中一个实施例中，所述低频信号是指频率为30kHz～300kHz的信号。在其中一个实施例中，所述低频信号是指频率为10mHz以下的信号。进一步地，在其中一个实施例中，所述低频信号所覆盖的频率可以根据低速目标的速度范围所覆盖的频率进行确定。
具体的，所述相参积累运动目标检测模块即相参积累MTD(moving-targetdetection，动目标检测)模块，MTD是一种利用多普勒滤波器来抑制各种杂波，以提高雷达在杂波背景下检测运动目标能力的技术。可以理解的是，所述压缩信号中包括高频信号和低频信号，高频信号即压缩信号中除低频信号之外的其他信号。相参积累运动目标检测模块用于高频信号进行相参积累处理，即实现对压缩信号中高频部分进行覆盖。
具体的，恒虚警检测模块用于采用恒虚警检测方法进行目标检测。恒虚警检测方法就是采用自适应门限代替固定门限，而自适应门限能随着被检测点的背景噪声、杂波和干扰的大小自适应地调整。
上述旋翼目标的雷达探测系统，脉冲压缩模块对雷达的回波信号进行脉冲压缩，点最佳多普勒滤波模块对压缩信号中的低频信号进行覆盖，即对低速旋翼类目标的多普勒频率覆盖，合并对压缩信号中高频部分利用相参积累运动目标检测模块的方式实现对整个频率信号的覆盖，合并两种模式通过恒虚警检测模块输出检测结果，利用精细化的滤波器组，以避免旋翼类目标多普勒分裂的现象，实现对低速旋翼类目标的稳定检测，提升检测准确率。
为了更好实现脉冲压缩滤波器的相频特性与发射信号相位共轭匹配，在其中一个实施例中，所述脉冲压缩模块为脉冲压缩滤波器，所述脉冲压缩模块为脉冲压缩滤波器，所述脉冲压缩滤波器输出的压缩信号s0(t)为回波信号si(t)与脉冲响应h(t)的卷积，s0(t)表达式为：
s0(t)＝si(t)*h(t) (1)
所述脉冲压缩滤波器的脉冲响应的表达式为：
h(t)＝Ksi*(td-t) (2)
其中，si(t)为回波信号，td为脉冲压缩滤波器的延迟，K为增益常数。
具体的，假设脉冲压缩的信号是一个A/D转换后的大时宽带宽的信号si(t)，脉冲压缩滤波器的脉冲响应为式(2)，这时，脉冲压缩滤波器的输出s0(t)为输入信号si(t)与滤波器脉冲响应h(t)的卷积，可表示为式(1)，A/D转换后的DDC(Direct Digital Control，直接数字控制)信号如图4所述，脉冲压缩后的信号，即压缩信号如图5所示。
在其中一个实施例中，所述多普勒滤波模块包括N*M的滤波器组，其中，N表示滤波器组的阶数，M则表示每个滤波器的积累点数；
所述滤波器组用于覆盖低速目标的多普勒检测区域，利用含噪声的杂波协方差矩阵，对所述压缩信号的低频信号进行滤波，得到所述第一滤波器。
在其中一个实施例中，所述含噪声的杂波协方差矩阵表达式为：
R＝Rc+σ2I (3)
其中，Rc为杂波协方差矩阵，I为单位矩阵，σ2为噪声功率。
具体的，点最佳多普勒滤波器组只在所需的多普勒处理频段中的某一点上达到最佳，用许多滤波器填满感兴趣的多普勒区域，利用雷达的脉冲重复频率、以及关注低速目标的速度范围对滤波器组进行设计，形成N*M的滤波器组，其中N表示滤波器组的阶数，M则表示每个滤波器的积累点数，如图6所示，以覆盖相对低速目标的多普勒检测区域，利用含噪声的杂波协方差矩阵R＝Rc+σ2I，其中Rc为杂波协方差矩阵，I为单位矩阵，σ2为噪声功率，R-1的作用就是使得滤波器自适应地实现杂波频率(零频)处形成零陷，从而抑制杂波。在其中一个实施例中，所述低速目标是指速度低于30m/s的目标。
在其中一个实施例中，所述点最佳多普勒滤波器组为FIR(Finite ImpulseResponse，有限长单位冲激响应)滤波器组，利用N个FIR滤波器组对脉冲压缩后的较低频的信号进行滤波，由于精细化的设计，多普勒的检测将更加准确，对通过N个滤波器的所有信号进行同频率点位累加，以实现目标N点数据在这个频率上的积累，作为某个频率为中心的一个带通滤波器的输出。
为了进一步降低滤波器的副瓣，在其中一个实施例中，所述旋翼目标的雷达探测系统还包括汉明窗模块，所述汉明窗模块与所述点最佳多普勒滤波模块连接。具体的，通过采用加窗的手段可以降低滤波器的副瓣，即降低点最佳多普勒滤波模块的副瓣，加窗后的频率图如图7所示。
在其中一个实施例中，所述相参积累动目标检测模块包括动目标显示单元及快速傅里叶变换单元；
所述压缩信号中的高频信号通过所述目标显示单元进行目标显示后，利用所述快速傅里叶变换单元进行傅里叶变换运算，其中，所述傅里叶变换单元每点输出相当于信号相参积累的结果。
具体的，目标显示单元即MTI(Moving Target Indicator)，傅里叶变换单元即FFT(Fast Fourier Transform)，相参积累通常通过MTD(moving-target detection，动目标检测)来完成。MTD是一种利用多普勒滤波器来抑制各种杂波，以提高雷达在杂波背景下检测运动目标能力的技术，利用FIR(Finite Impulse Response，有限长单位冲激响应滤波器)滤波器，滤波器组以及MTI+FFT组合均能有效的实现该过程。MTI级联FFT的MTD滤波器组是在FFT之前接一个二次对消器，它可以有效的滤出最强地物杂波，这样可以减少窄带滤波器组所需要的动态范围，并降低对滤波器副瓣的要求。
在其中一个实施例中，所述傅里叶变换单元包括N个滤波器，N个所述滤波器均匀分布在(0～fr)的频率区间内；其中，地杂波频谱位于f＝±nfr处。
在其中一个实施例中，所述傅里叶变化单元每点输出表示为：
其中，X(n)表示第n个滤波器的输出。
具体的，MTI级联FFT的MTD滤波器组是在FFT之前接一个二次对消器，它可以有效的滤出最强地物杂波，这样可以减少窄带滤波器组所需要的动态范围，并降低对滤波器副瓣的要求。快速算法FFT构成了一组在频率轴上相邻且部分重叠的窄带滤波器组，以完成对多普勒频率不同目标信号的近似匹配滤波。地杂波频谱位于f＝±nfr处，n＝0,1,...，其谱峰处于对消器的凹口，所以地杂波得到较大的抑制。N点的FFT形成的N个滤波器则均匀分布在(0～fr)的频率区间内，动目标信号由于其多普勒频率的不同可能出现在频率轴上的不同位置，因为可能从0#～(N-1)#的多普勒滤波器输出。只要目标信号与杂波信号从不同的多普勒滤波器输出，目标信号所在滤波器输出的新杂比将得到明显的提升。
利用点最佳多普勒滤波模块实现对低速旋翼类目标的多普勒频率覆盖，合并对高频部分利用MTI+FFT的方式实现对整个频率的覆盖，合并两种模式的检测结果，利用精细化的滤波器组，以避免旋翼类目标多普勒分裂的现象，实现对低速旋翼类目标的稳定检测，两种滤波器组合并的效果如图8所示。
在其中一个实施例中，所述合并输出模块用于将所述第一滤波信号与所述第二滤波信号进行合并的方式为：
利用所述点最佳多普勒滤波模块覆盖归一化中心频率小于0.2的滤波器，其他中心频率则利用所述相参积累运动目标检测模块进行补充，完成拼接后输出，得到合并信号。
具体的，利用N个FIR滤波器组对脉冲压缩后的较低频的信号进行滤波，由于精细化的设计，多普勒的检测将更加准确，对通过N个滤波器的所有信号进行同频率点位累加，以实现目标N点数据在这个频率上的积累，作为某个频率为中心的一个带通滤波器的输出。对高速的目标信号进行MTI后利用快速的FFT变换，FFT的每点输出，相当于N点数据在这个频率上的积累实现信号相参积累的结果。利用FIR滤波器组覆盖归一化中心频率小于0.2滤波器，其他中心频率则利用FFT进行补充，形成精细化的滤波器设计，并完成拼接后输出，目标检测结果如图9和图10所示，相对图2中的目标检测结果信噪比提升了5倍以上。
在其中一个实施例中，所述恒虚警检测模块为距离-多普勒二维恒虚警检测模块。具体的，恒虚警检测方法就是采用自适应门限代替固定门限，而自适应门限能随着被检测点的背景噪声、杂波和干扰的大小自适应地调整。如果背景噪声、杂波大，自适应门限就调高；如果背景噪声、杂波干扰小，自适应门限就能调低，以保证虚警概率恒定即减少虚警，所以设计雷达恒虚警检测器的关键之一就是获取这种自适应门限的方法。不同的环境下选择不同的恒虚警检测方法，以维持较高的检测概率并且抑制虚警率，利用距离-多普勒二维的单元平均CFAR(Constant False-Alarm Rate，恒虚警率)是基于一系列的距离单元或多普勒单元进行，选取合适的参考单元和保护单元，基本流程如下图11所示。
以下是一具体实施例，一种旋翼目标的雷达探测系统，该系统包括一种旋翼目标的雷达探测系统，其特征在于，包括：脉冲压缩模块、点最佳多普勒滤波模块、相参积累动目标检测模块、合并输出模块及恒虚警检测模块；
所述脉冲压缩模块分别与所述点最佳多普勒滤波模块及所述相参积累动目标检测模块的输入端连接，所述合并输出模块的输入端分别与所述点最佳多普勒滤波模块及所述相参积累动目标检测模块的输出端连接，所述合并输出模块的输出端与所述恒虚警检测模块连接；所述相参积累动目标检测模块包括动目标显示单元及快速傅里叶变换单元；
所述脉冲压缩模块用于接收回波信号，并对所述回波信息进行脉冲压缩处理，得到压缩信号；所述脉冲压缩模块为脉冲压缩滤波器，所述脉冲压缩滤波器的脉冲响应为
h(t)＝Ksi*(td-t)
其中，si(t)为回波信号，td为脉冲压缩滤波器的延迟，K为增益常数；
所述脉冲压缩滤波器输出的压缩信号s0(t)为回波信号si(t)与脉冲响应h(t)的卷积，s0(t)表达式为；
s0(t)＝si(t)*h(t)。
所述多普勒滤波模块包括N*M的滤波器组，其中，N表示滤波器组的阶数，M则表示每个滤波器的积累点数；
所述滤波器组用于覆盖低速目标的多普勒检测区域，利用含噪声的杂波协方差矩阵，对所述压缩信号的低频信号进行滤波，得到所述第一滤波器。所述含噪声的杂波协方差矩阵表达式为：
R＝Rc+σ2I
其中Rc为杂波协方差矩阵，I为单位矩阵，σ2为噪声功率。
所述相参积累运动目标检测模块用于接收所述压缩信号，并对所述压缩信号中的高频信号进行相参积累处理，输出第二滤波信号；所述压缩信号中的高频信号通过所述目标显示单元进行目标显示后，利用所述快速傅里叶变换单元进行傅里叶变换运算，其中，所述傅里叶变换单元每点输出相当于信号相参积累的结果。所述傅里叶变换单元包括N个滤波器，N个所述滤波器均匀分布在(0～fr)的频率区间内；其中，地杂波频谱位于f＝±nfr处。所述傅里叶变化单元每点输出表示为：
其中，X(n)表示第n个滤波器的输出。
所述合并输出模块用于接收所述第一滤波信号及所述第二滤波信号，并对所述第一滤波信号与所述第二滤波信号进行合并，输出合并信号；所述合并输出模块用于将所述第一滤波信号与所述第二滤波信号进行合并的方式为：
利用所述点最佳多普勒滤波模块覆盖归一化中心频率小于0.2的滤波器，其他中心频率则利用所述相参积累运动目标检测模块进行补充，完成拼接后输出，得到合并信号。
所述恒虚警检测模块用于对所述合并信号进行恒虚警检测，输出检测结果。
上述旋翼目标的雷达探测系统具有以下有益效果：
1、对接收到的下变频信号先进行脉冲压缩处理提后，利用MTI+快速FFT滤波器组合并点最佳MTD滤波器组完成最终MTD处理，实现覆盖所有频率的相参积累并有效抑制零频率出的杂波；
2、针对旋翼类目标结构以及慢速的特性，对低频滤波器进行FIR滤波器设计，实现对慢速目标更加精细的多普勒分辨，并且合并MTI+FFT对高速目标的滤波处理，实现雷达全频率的覆盖，同时降低工程实现的复杂程度和时效性；
3、针对旋翼目标多普勒分裂导致其信噪比大大降低，为了提升旋翼类目标的检测概率，对低速的频率通过精细化的滤波器设计以实现目标在其频率点上的积累，以提升目标的信噪比，提升旋翼类目标的检测概率。
在其中一个实施例中，提供一种旋翼目标的雷达探测方法，应用于上述任一实施例中所述的旋翼目标的雷达探测系统，所述的方法包括：
获取回波信号；
对所述回波信号进行脉冲压缩处理，得到压缩信号；
基于点最佳多普勒滤波原理，对所述压缩信号中的低频信号进行滤波，得到第一滤波信号；
对所述压缩信号中的高频信号进行相参积累，得到第二滤波信号；
对所述第一滤波信号及所述第二滤波信号进行合并处理，得到合并信号；
对所述合并信号进行恒虚警检测，输出检测结果。
上述旋翼目标的雷达探测系统，对雷达的回波信号进行脉冲压缩，利用点最佳多普勒滤波原理对压缩信号中的低频信号进行覆盖，即对低速旋翼类目标的多普勒频率覆盖，合并对压缩信号中高频部分利用相参积累运动目标检测的方式实现对整个频率信号的覆盖，合并两种模式通过恒虚警检测方法输出检测结果，利用精细化的滤波器组，以避免旋翼类目标多普勒分裂的现象，实现对低速旋翼类目标的稳定检测，提升检测准确率。
在其中一个实施例中，所述基于点最佳多普勒滤波原理，对所述压缩信号中的低频信号进行滤波，得到第一滤波信号的步骤，包括：
基于点最佳多普勒滤波原理，通过设置N*M的滤波器组，以覆盖低速目标的多普勒检测区域；
利用含噪声的杂波协方差矩阵，对所述压缩信号的低频信号进行滤波，得到所述第一滤波信号；
其中，N表示滤波器组的阶数，M则表示每个滤波器的积累点数。
在其中一个实施例中，所述含噪声的杂波协方差矩阵表达式为：
R＝Rc+σ2I
其中，Rc为杂波协方差矩阵，I为单位矩阵，σ2为噪声功率。
具体的，点最佳多普勒滤波器组只在所需的多普勒处理频段中的某一点上达到最佳，用许多滤波器填满感兴趣的多普勒区域，利用雷达的脉冲重复频率、以及关注低速目标的速度范围对滤波器组进行设计，形成N*M的滤波器组，其中N表示滤波器组的阶数，M则表示每个滤波器的积累点数，如图6所示，以覆盖相对低速目标的多普勒检测区域，利用含噪声的杂波协方差矩阵R＝Rc+σ2I，其中Rc为杂波协方差矩阵，I为单位矩阵，σ2为噪声功率，R-1的作用就是使得滤波器自适应地实现杂波频率(零频)处形成零陷，从而抑制杂波。在其中一个实施例中，所述低速目标是指速度低于30m/s的目标。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种旋翼目标的雷达探测系统，其特征在于，包括：脉冲压缩模块、点最佳多普勒滤波模块、相参积累动目标检测模块、合并输出模块及恒虚警检测模块；
所述脉冲压缩模块分别与所述点最佳多普勒滤波模块及所述相参积累动目标检测模块的输入端连接，所述合并输出模块的输入端分别与所述点最佳多普勒滤波模块及所述相参积累动目标检测模块的输出端连接，所述合并输出模块的输出端与所述恒虚警检测模块连接；
所述脉冲压缩模块用于接收回波信号，并对所述回波信息进行脉冲压缩处理，得到压缩信号；
所述点最佳多普勒滤波模块用于接收所述压缩信号，并对所述压缩信号中的低频信号滤波，输出第一滤波信号；
所述相参积累运动目标检测模块用于接收所述压缩信号，并对所述压缩信号中的高频信号进行相参积累处理，输出第二滤波信号；
所述合并输出模块用于接收所述第一滤波信号及所述第二滤波信号，并对所述第一滤波信号与所述第二滤波信号进行合并，输出合并信号；
所述恒虚警检测模块用于对所述合并信号进行恒虚警检测，输出检测结果。
2.根据权利要求1所述的旋翼目标的雷达探测系统，其特征在于，所述脉冲压缩模块为脉冲压缩滤波器，所述脉冲压缩滤波器输出的压缩信号s0(t)为回波信号si(t)与脉冲响应h(t)的卷积，s0(t)表达式为：
s0(t)＝si(t)*h(t)
所述脉冲压缩滤波器的脉冲响应的表达式为：
h(t)＝Ksi*(td-t)
其中，si(t)为回波信号，td为脉冲压缩滤波器的延迟，K为增益常数。
3.根据权利要求1所述的旋翼目标的雷达探测系统，其特征在于，所述多普勒滤波模块包括N*M的滤波器组，其中，N表示滤波器组的阶数，M则表示每个滤波器的积累点数；
所述滤波器组用于覆盖低速目标的多普勒检测区域，利用含噪声的杂波协方差矩阵，对所述压缩信号的低频信号进行滤波，得到所述第一滤波器。
4.根据权利要求3所述的旋翼目标的雷达探测系统，其特征在于，所述含噪声的杂波协方差矩阵表达式为：
R＝Rc+σ2I
其中Rc为杂波协方差矩阵，I为单位矩阵，σ2为噪声功率。
5.根据权利要求1所述的旋翼目标的雷达探测系统，其特征在于，所述相参积累动目标检测模块包括动目标显示单元及快速傅里叶变换单元；
所述压缩信号中的高频信号通过所述目标显示单元进行目标显示后，利用所述快速傅里叶变换单元进行傅里叶变换运算，其中，所述傅里叶变换单元每点输出相当于信号相参积累的结果。
6.根据权利要求5所述的旋翼目标的雷达探测系统，其特征在于，所述傅里叶变换单元包括N个滤波器，N个所述滤波器均匀分布在(0～fr)的频率区间内；其中，地杂波频谱位于f＝±nfr处。
7.根据权利要求6所述的旋翼目标的雷达探测系统，其特征在于，所述傅里叶变化单元每点输出表示为：
其中，X(n)表示第n个滤波器的输出。
8.根据权利要求1所述的旋翼目标的雷达探测系统，其特征在于，所述合并输出模块用于将所述第一滤波信号与所述第二滤波信号进行合并的方式为：
利用所述点最佳多普勒滤波模块覆盖归一化中心频率小于0.2的滤波器，其他中心频率则利用所述相参积累运动目标检测模块进行补充，完成拼接后输出，得到合并信号。
9.一种旋翼目标的雷达探测方法，应用于权利要求1至8中任一项所述的旋翼目标的雷达探测系统，其特征在于，所述的方法包括：
获取回波信号；
对所述回波信号进行脉冲压缩处理，得到压缩信号；
基于点最佳多普勒滤波原理，对所述压缩信号中的低频信号进行滤波，得到第一滤波信号；
对所述压缩信号中的高频信号进行相参积累，得到第二滤波信号；
对所述第一滤波信号及所述第二滤波信号进行合并处理，得到合并信号；
对所述合并信号进行恒虚警检测，输出检测结果。
10.根据权利要求9所述的旋翼目标的雷达探测方法，其特征在于，所述基于点最佳多普勒滤波原理，对所述压缩信号中的低频信号进行滤波，得到第一滤波信号的步骤，包括：
基于点最佳多普勒滤波原理，通过设置N*M的滤波器组，以覆盖低速目标的多普勒检测区域；
利用含噪声的杂波协方差矩阵，对所述压缩信号的低频信号进行滤波，得到所述第一滤波信号；
其中，N表示滤波器组的阶数，M则表示每个滤波器的积累点数。
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