CN115436908A - 基于雷达捷变频信号的目标检测方法、设备及介质 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种基于雷达捷变频信号的目标检测方法、设备及介质，涉及雷达信号处理技术领域。其中，该方法通过雷达接收机获取待探测目标根据雷达发射机发射的捷变脉冲序列返回的雷达回波信号；对雷达回波信号进行脉冲压缩处理，并筛选出待探测目标对应的目标距离单元信号；根据预设相位补偿算法，获取补偿后的无相位误差信号；基于无相位误差信号，获取雷达回波信号的相干积累结果，并根据相干积累结果，确定待探测目标相对雷达发射机之间的目标距离，可以消除目标距离单元信号中的相位误差，提高目标距离单元信号的积累增益，进而基于此可以实现对待探测目标的准确检测，得到较为准确的待探测目标相对雷达发射机之间的目标距离。

Description

基于雷达捷变频信号的目标检测方法、设备及介质

技术领域

本申请涉及雷达信号技术领域，特别涉及一种基于雷达捷变频信号的目标检测方法、设备及介质。

背景技术

雷达，也被称为“无线电定位”，其是利用电磁波探测目标的电子设备。探测过程中，雷达发射电磁波对目标进行照射并接收其回波，由此获得目标至电磁波发射点的距离、距离变化率（径向速度）、方位、高度等信息。

现有技术中，对所接收的回波进行处理时，一般利用观测场景的稀疏性，采用非相干积累的方式计算积累雷达信号的积累增益。

但由于现有的计算方法未考虑信号的相位信息，因此，无法使得目标对应的回波信号获取较大的积累增益，进而后续对于目标的检测存在检测不够准确的问题。

发明内容

本申请的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种基于雷达捷变频信号的目标检测方法、设备及介质，可以实现对待探测目标的准确检测。

为实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：

第一方面，本发明提供一种基于雷达捷变频信号的目标检测方法，包括：

通过雷达接收机获取待探测目标根据雷达发射机发射的捷变脉冲序列返回的雷达回波信号；

对所述雷达回波信号进行脉冲压缩处理，并根据脉冲压缩处理后的雷达回波信号筛选出所述待探测目标对应的目标距离单元信号；

根据预设相位补偿算法，对所述目标距离单元信号进行相位误差补偿，获取补偿后的无相位误差信号；

基于所述无相位误差信号，获取所述雷达回波信号的相干积累结果，并根据所述相干积累结果，确定所述待探测目标相对所述雷达发射机之间的目标距离。

在可选的实施方式中，所述捷变脉冲序列，由所述雷达发射机根据各脉冲信号的捷变载频频率和脉冲重复间隔发射，所述脉冲重复间隔根据各所述脉冲信号的捷变载频频率确定，各脉冲信号的捷变载频频率根据预设参数确定。

在可选的实施方式中，所述根据预设相位补偿算法，对所述目标距离单元信号进行相位误差补偿，获取补偿后的无相位误差信号，包括：

获取所述目标距离单元信号的相位误差；

根据所述相位误差，获取所述目标距离单元信号的目标相位误差补偿函数；

根据所述目标相位误差补偿函数，对所述目标距离单元信号进行相位补偿，得到补偿后的无相位误差信号。

在可选的实施方式中，若所述相位误差包括：由捷变载频频率与初始目标距离的耦合项引起的相位误差，所述初始目标距离表征待探测目标与所述雷达发射机之间的初始距离，所述获取所述目标距离单元信号的相位误差，包括：

获取所述目标距离单元信号的初始相位误差补偿函数，并根据所述初始相位误差补偿函数对所述目标距离单元信号进行相位误差补偿，获取初始补偿后的目标距离单元信号；

对所述初始补偿后的目标距离单元信号进行相干积累，得到相干积累后的目标距离单元信号；

根据所述相干积累后的目标距离单元信号，获取所述目标距离单元信号的相位误差。

在可选的实施方式中，所述根据所述相干积累后的目标距离单元信号，获取所述目标距离单元信号的相位误差，包括：

根据预设截取规则，对所述相干积累后的目标距离单元信号进行迭代截取，获取截取后的目标距离单元信号中相邻两个脉冲信号之间的相关序列，直至截取后的目标距离单元信号的截取长度符合预设要求，其中，所述目标距离单元信号的截取长度符合预设要求时所述截取后的目标距离单元信号包括所述待探测目标对应的全部信号能量；

对各截取后的目标距离单元信号进行逆傅里叶变换，得到变换后的目标距离信号，并计算所述变换后的目标距离信号和所述初始相位误差补偿函数的共轭的乘积，得到处理后的目标距离信号，其中，所述处理后的目标距离信号包括所述目标距离信号中的原始相位误差；

根据所述处理后的目标距离信号，获取所述目标距离单元信号的相位误差。

在可选的实施方式中，所述对所述雷达回波信号进行脉冲压缩处理，并根据脉冲压缩处理后的雷达回波信号筛选出所述待探测目标对应的目标距离单元信号，包括：

根据脉冲压缩处理后所述的雷达回波信号，获取各距离单元的信号能量；

根据各所述距离单元的信号能量，筛选出所述待探测目标对应的目标距离单元信号。

在可选的实施方式中，所述根据所述相干积累结果，确定所述待探测目标相对所述雷达发射机之间的目标距离，包括：

根据所述相干积累结果，确定所述雷达回波信号的信号能量；

根据所述雷达回波信号的信号能量和预设能量阈值范围，确定所述待探测目标对应的信号能量；

根据所述待探测目标对应的信号能量，确定所述待探测目标相对于所述雷达发射机之间的目标距离。

第二方面，本发明提供一种基于雷达捷变频信号的目标检测装置，包括：

获取模块，用于通过雷达接收机获取待探测目标根据雷达发射机发射的捷变脉冲序列返回的雷达回波信号；

筛选模块，用于对所述雷达回波信号进行脉冲压缩处理，并根据脉冲压缩处理后的雷达回波信号筛选出所述待探测目标对应的目标距离单元信号；

补偿模块，用于根据预设相位补偿算法，对所述目标距离单元信号进行相位误差补偿，获取补偿后的无相位误差信号；

确定模块，用于基于所述无相位误差信号，获取所述雷达回波信号的相干积累结果，并根据所述相干积累结果，确定所述待探测目标相对所述雷达发射机之间的目标距离。

在可选的实施方式中，所述捷变脉冲序列，由所述雷达发射机根据各脉冲信号的捷变载频频率和脉冲重复间隔发射，所述脉冲重复间隔根据各所述脉冲信号的捷变载频频率确定，各脉冲信号的捷变载频频率根据预设参数确定。

在可选的实施方式中，所述补偿模块，具体用于获取所述目标距离单元信号的相位误差；

根据所述相位误差，获取所述目标距离单元信号的目标相位误差补偿函数；

根据所述目标相位误差补偿函数，对所述目标距离单元信号进行相位补偿，得到补偿后的无相位误差信号。

在可选的实施方式中，若所述相位误差包括：由捷变载频频率与初始目标距离的耦合项引起的相位误差，所述补偿模块，具体用于获取所述目标距离单元信号的初始相位误差补偿函数，并根据所述初始相位误差补偿函数对所述目标距离单元信号进行相位误差补偿，获取初始补偿后的目标距离单元信号；

对所述初始补偿后的目标距离单元信号进行相干积累，得到相干积累后的目标距离单元信号；

根据所述相干积累后的目标距离单元信号，获取所述目标距离单元信号的相位误差。

在可选的实施方式中，所述补偿模块，具体用于根据预设截取规则，对所述相干积累后的目标距离单元信号进行迭代截取，获取截取后的目标距离单元信号中相邻两个脉冲信号之间的相关序列，直至截取后的目标距离单元信号的截取长度符合预设要求，其中，所述目标距离单元信号的截取长度符合预设要求时所述截取后的目标距离单元信号包括所述待探测目标对应的全部信号能量；

对各截取后的目标距离单元信号进行逆傅里叶变换，得到变换后的目标距离信号，并计算所述变换后的目标距离信号和所述初始相位误差补偿函数的共轭的乘积，得到处理后的目标距离信号，其中，所述处理后的目标距离信号包括所述目标距离信号中的原始相位误差；

根据所述处理后的目标距离信号，获取所述目标距离单元信号的相位误差。

在可选的实施方式中，所述确定模块，具体用于根据所述相干积累结果，确定所述雷达回波信号的信号能量；

根据所述雷达回波信号的信号能量和预设能量阈值范围，确定所述待探测目标对应的信号能量；

根据所述待探测目标对应的信号能量，确定所述待探测目标相对于所述雷达发射机之间的目标距离。

第三方面，本发明提供一种电子设备，包括：处理器、存储介质和总线，所述存储介质存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当电子设备运行时，所述处理器与所述存储介质之间通过总线通信，所述处理器执行所述机器可读指令，以执行如前述实施方式任一所述基于雷达捷变频信号的目标检测方法的步骤。

第四方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行如前述实施方式任一所述基于雷达捷变频信号的目标检测方法的步骤。

本申请的有益效果是：

本申请实施例提供的基于雷达捷变频信号的目标检测方法、设备及介质中，包括：通过雷达接收机获取待探测目标根据雷达发射机发射的捷变脉冲序列返回的雷达回波信号；对雷达回波信号进行脉冲压缩处理，并根据脉冲压缩处理后的雷达回波信号筛选出待探测目标对应的目标距离单元信号；根据预设相位补偿算法，对目标距离单元信号进行相位误差补偿，获取补偿后的无相位误差信号；基于无相位误差信号，获取雷达回波信号的相干积累结果，并根据相干积累结果，确定待探测目标相对雷达发射机之间的目标距离，相比于非相干积累方法，可以消除目标距离单元信号中的相位误差，提高目标距离单元信号的积累增益，改善积累结果的信噪比，进而基于此可以实现对待探测目标的准确检测，得到较为准确的待探测目标相对雷达发射机之间的目标距离。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的一种基于雷达捷变频信号的目标检测方法的流程示意图；

图2为本申请实施例提供的另一种基于雷达捷变频信号的目标检测方法的流程示意图；

图3为本申请实施例提供的又一种基于雷达捷变频信号的目标检测方法的流程示意图；

图4为本申请实施例提供的另一种基于雷达捷变频信号的目标检测方法的流程示意图；

图5为本申请实施例提供的又一种基于雷达捷变频信号的目标检测方法的流程示意图；

图6为本申请实施例提供的另一种基于雷达捷变频信号的目标检测方法的流程示意图；

图7为本申请实施例提供的一种相干积累结果示意图；

图8为本申请实施例提供的一种基于雷达捷变频信号的目标检测装置的功能模块示意图；

图9为本申请实施例提供的一种电子设备结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在介绍本申请之前，首先对本申请中的相关名词进行解释说明：

脉冲积累：由于雷达的单个脉冲能量有限，通常不采用单个接收脉冲来进行检测判决，在判决前，需要对多个脉冲进行处理，以提高信噪比，这种基于多个脉冲信号的处理方法即为脉冲积累；脉冲积累分为相干和非相干积累，相干积累即利用接收脉冲之间的相位关系，将信号的幅度叠加，这种方法的好处是可以把所有雷达回波能量直接相加；非相干积累则在取信号包络之后进行，在此时我们丢掉了复信号的信息，只保留了模值，没有了严格的相位关系。此外，相干积累可以获得比非相干积累更高的信号积累增益。

现有方法中，对所接收的回波进行处理时，一般利用观测场景的稀疏性，采用非相干积累的方式计算积累雷达信号的积累增益，但该计算方法未考虑信号的相位信息，因此，无法使得待探测目标对应的回波信号获得较大的积累增益，后续对待探测目标进行检测时存在检测不够准确的问题。

有鉴于此，本申请实施例提供一种基于雷达捷变频信号的目标检测方法，应用该方法可以实现对待探测目标的准确检测，得到待探测目标相对雷达发射机之间准确的目标距离。

图1为本申请实施例提供的一种基于雷达捷变频信号的目标检测方法的流程示意图，该方法的执行主体可以是计算机、服务器、处理器等可以进行数据处理的电子设备，在一些实施例中，该电子设备可以集成在雷达设备中，在此不作限定。如图1所示，该方法可以包括：

S101、通过雷达接收机获取待探测目标根据雷达发射机发射的捷变脉冲序列返回的雷达回波信号。

可选地，雷达接收机和雷达发射机可以集于同一雷达设备中，目标检测过程中，雷达发射机可以向待探测目标所处的空间区域发射捷变脉冲序列，捷变脉冲序列可以包括多个脉冲信号，各脉冲信号的载频频率可以随机捷变，待探测目标接收到该捷变脉冲序列后，可以反射该捷变脉冲序列，并向雷达接收机返回雷达回波信号，雷达接收机则可以接收到该雷达回波信号。其中，该雷达回波信号可以包括多个回波脉冲信号。

S102、对雷达回波信号进行脉冲压缩处理，并根据脉冲压缩处理后的雷达回波信号筛选出待探测目标对应的目标距离单元信号。

其中，雷达发射机的可探测范围根据预设规则被划分为多个距离单元，距离单元对应于雷达的距离分辨率，一个距离单元的大小即为该雷达距离分辨率的大小。距离单元是离散的，对于不同的雷达设备来说可以对应不同的距离分辨率，距离分辨率可以描述雷达将距离非常接近的目标检测为不同目标的能力。其中，假设雷达设备工作在最小距离Rmin和Rmax之间，则Rmin和Rmax之间的距离可以根据距离分辨率划分为N个距离单元（门）。

可选地，对雷达回波信号进行脉冲压缩处理时，可以借助线性调制、非线性调制、相位编码等实现，在此不作限定，根据实际的应用场景可以有所不同。

基于上述距离单元的定义，在得到脉冲压缩处理后的雷达回波信号后，可以据此筛选出待探测目标对应的目标距离单元信号，其中，具体在进行筛选时，可以根据各距离单元的能量大小，在脉冲压缩处理后的雷达回波信号中筛选出待探测目标对应的距离单元信号。

S103、根据预设相位补偿算法，对目标距离单元信号进行相位误差补偿，获取补偿后的无相位误差信号。

其中，参见上述相干积累方法的说明可知，上述所得到的雷达回波信号中包括相位信息，且该相位信息包括由捷变脉冲序列的捷变载频频率所引起的附加相位，该附加相位包括：与初始目标距离相关的第一附加相位和与目标速度相关的第二附加相位，其中，初始目标距离也即待探测目标与雷达设备之间的初始距离，目标速度也即待探测目标的移动速度。

基于上述说明，可以理解的是，由于雷达回波信号中存在附加相位，因此，对于通过雷达信号得到的目标距离单元信号来说，其也将存在附加相位，且经试验验证，对于上述第一附加相位和第二附加相位来说，现有的计算方法均存在不同程度的相位误差，因此，本申请引入预设相位补偿算法，用于对目标距离单元信号进行相位误差补偿，通过补偿，可以获取到无相位误差信号。

S104、基于无相位误差信号，获取雷达回波信号的相干积累结果，并根据相干积累结果，确定待探测目标相对雷达发射机之间的目标距离。

基于上述说明，可以看出，此时得到的无相位误差信号中不存在残余相位误差，因此，基于该无相位误差信号进行计算时，可以消除残余相位误差对相干积累结果的影响，提高目标距离单元信号的积累增益，改善积累结果的信噪比，实现对待探测目标的准确检测，得到较为准确的待探测目标相对雷达发射机之间的目标距离。

其中，具体在计算相干积累结果时，可以对该无相位误差信号作快速傅里叶变换（fast Fourier transform，FFT）得到，可以理解的是，那么此时基于所确定的相关积累结果，则可以根据相干积累结果确定待探测目标对应的能量信号，并确定待探测目标相对雷达发射机之间的目标距离。

综上，本申请实施例提供一种基于雷达捷变频信号的目标检测方法，该方法包括：通过雷达接收机获取待探测目标根据雷达发射机发射的捷变脉冲序列返回的雷达回波信号；对雷达回波信号进行脉冲压缩处理，并根据脉冲压缩处理后的雷达回波信号筛选出待探测目标对应的目标距离单元信号；根据预设相位补偿算法，对目标距离单元信号进行相位误差补偿，获取补偿后的无相位误差信号；基于无相位误差信号，获取雷达回波信号的相干积累结果，并根据相干积累结果，确定待探测目标相对雷达发射机之间的目标距离，相比于非相干积累方法，可以消除目标距离单元信号中的相位误差，提高目标距离单元信号的积累增益，改善积累结果的信噪比，进而基于此可以实现对待探测目标的准确检测，得到较为准确的待探测目标相对雷达发射机之间的目标距离。

此外，相较于现有技术中的压缩感知算法，本申请实施例无需进行矩阵求逆等复杂运算，大大减少了计算量，可以满足实际应用中的实时性要求，也即可以实时计算得到待探测目标相对雷达发射机之间的目标距离。同时，本申请实施例还可以保留信号的相位信息，为后续进行其他处理提供了保障。

可选地，捷变脉冲序列，由雷达发射机根据各脉冲信号的捷变载频频率和脉冲重复间隔发射，脉冲重复间隔根据各脉冲信号的捷变载频频率确定，各脉冲信号的捷变载频频率根据预设参数确定。

在一些实施例中，各脉冲信号的捷变载频频率可以根据初始载频频率、预设的跳变频率以及随机参数确定，具体确定时，假设一个相干处理间隔（Coherent ProcessingInterval，CPI）内的脉冲总数为M个，也即捷变脉冲序列的发射总时长，则可以参加下述公式确定第m个脉冲信号的捷变载频频率：

其中，

表示第m个脉冲信号的捷变载频频率，

表示雷达信号初始载频频率，

表示随机整数，其可以根据预设随机算法确定，其取值可以是0~M之间的任意整数，

表示预设的跳变频率，

表示第m个脉冲随机捷变的频率，m的取值可以是0~M之间的任意整数。

脉冲重复间隔可以表征相邻两个脉冲信号之间的间隔，需要说明的是，为了方便描述，下述实施例均针对任一相干处理间隔进行描述，其可以根据各脉冲信号的捷变载频频率的变化而变化，具体变化方式可以参见下述公式：

其中，

表示第k个脉冲信号与k-1个脉冲信号之间的脉冲重复间隔，

表示第m个脉冲信号的捷变载频频率，

表示预设常数。

需要说明的是，根据脉冲重复间隔和捷变载频频率之间的关系可以看出，基于该设置可以消除捷变载频频率与待探测目标的目标速度耦合的相位误差项，使脉冲信号之间的相位连续。

其中，在获取补偿后的无相位误差信号之前，为了更好地理解本申请，首先对捷变脉冲序列的相位进行说明：

传统方法中，雷达发射机发射的捷变脉冲序列中脉冲重复间隔是固定的，因此，假设一个相干处理间隔（Coherent Processing Interval，CPI）内的脉冲总数为M个，则一般根据下述公式计算捷变脉冲序列的相位：

其中，

表示第m个脉冲信号的相位，

表示雷达信号初始载频频率，

表示随机整数，

表示预设的跳变频率，

第m个脉冲随机捷变的频率，m的取值可以是0~M之间的任意整数，

表示雷达发射机发射初始脉冲信号时，待探测目标与雷达发射机（或者雷达接收机）之间的初始距离，

表示光速，v表示待探测目标相对雷达发射机（或者雷达接收机）的径向运动速度，

表示预设脉冲重复间隔，其取值是固定的，m的取值可以是0~M之间的任意整数。

需要说明的是，上述传统公式中第二项

、第三项

是由捷变脉冲序列的捷变载频频率所带来的附加相位，其中第二项为捷变载频频率与初始目标距离的耦合项，即捷变载频频率附加的距离相位误差，第三项为捷变载频频率与目标速度的耦合项，即捷变载频频率附加的速度相位误差。经试验验证，这两项相位误差的存在会使得雷达回波信号的相参积累困难，影响目标的积累和检测。其中，初始目标距离表征待探测目标与雷达发射机（或者雷达接收机）之间的初始距离。

有鉴于此，本申请实施例在脉冲重复间隔和脉冲信号的捷变载频频率满足上述公式

的条件下，提供了一种计算捷变脉冲序列的相位的算法，具体计算公式如下：

其中，a为常数，

为雷达发射机发射的初始脉冲信号的初始相位。关于该公式中的其他参数可参见传统公式的说明，在此不再赘述，m的取值可以是0~M之间的任意整数。

值得说明的是，第二项

为捷变载频频率与初始目标距离的耦合项，即捷变载频频率附加的距离相位误差，第三项

为捷变载频频率与目标速度的耦合项，即捷变载频频率附加的速度相位误差，从该公式中各参数的含义可知，此时，第三项也即捷变载频频率与目标速度的耦合项被转换为近似线性的相位项，因此，此时捷变载频频率与目标速度的耦合项将不会对雷达回波信号的相干积累结果产生影响。也就是说，本申请通过第三项

可以消除由捷变载频频率与目标速度的耦合项引起的相位误差。

图2为本申请实施例提供的另一种基于雷达捷变频信号的目标检测方法的流程示意图。可选地，如图2所示，上述根据预设相位补偿算法，对所述目标距离单元信号进行相位误差补偿，获取补偿后的无相位误差信号的步骤，包括：

S201、获取目标距离单元信号的相位误差。

其中，目标距离单元信号的相位误差可以表征经雷达接收机解调后的目标距离单元信号的相位和理想相位之间的差值。基于上述说明，可以看出，目标距离单元信号的相位误差可以包括：由捷变载频频率与目标速度的耦合项引起的第一相位误差、由捷变载频频率与初始目标距离的耦合项引起的第二相位误差。

S202、根据相位误差，获取目标距离单元信号的目标相位误差补偿函数。

其中，对于该第一相位误差可以对应第一目标相位误差补偿函数，对于该第二相位误差可以对应第二目标相位误差补偿函数，第一目标相位误差补偿函数，也即上述第三项

；对于该第二相位误差，可以在计算得到第二相位误差后，据此构建第二目标相位误差补偿函数。

S203、根据目标相位误差补偿函数，对目标距离单元信号进行相位补偿，得到补偿后的无相位误差信号。

基于上述所得到的第一目标相位误差补偿函数、第二目标相位误差补偿函数，则可以分别对目标距离单元信号进行相位补偿，可以理解的是，补偿后的无相位误差信号相对于目标距离单元信号将可以很好地恢复目标距离单元信号的相位信息，进而后续基于此进行相干积累时，可以提高目标的积累增益，改善积累结果的信噪比，并在计算待探测目标相对雷达发射机之间的目标距离时，可以得到较为准确的计算结果。

图3为本申请实施例提供的又一种基于雷达捷变频信号的目标检测方法的流程示意图。可选地，在估计上述第二相位误差时，可以采用迭代估计的方式。如图3所示，上述获取目标距离单元信号的相位误差，包括：

S301、获取目标距离单元信号的初始相位误差补偿函数，并根据初始相位误差补偿函数对目标距离单元信号进行相位误差补偿，获取初始补偿后的目标距离单元信号。

可选地，目标距离单元信号的初始相位误差补偿函数可以根据目标距离单元信号相位误差计算得到，目标距离单元信号相位误差可以根据目标距离单元信号的相位误差梯度进行积分得到，目标距离单元信号的相位误差梯度可以通过计算目标距离单元信号中相邻两个脉冲信号之间的相关序列进行取相角操作得到。

其中，根据初始相位误差补偿函数对目标距离单元信号进行相位误差补偿，获取初始补偿后的目标距离单元信号的过程可参见下述的相关公式：

其中，

表示第k个距离单元内目标距离单元信号中第m个脉冲信号的初始相位误差补偿函数，

表示第k个距离单元内目标距离单元信号中第m个脉冲信号对应的距离单元信号，

表示第k个距离单元内目标距离单元信号中第m个脉冲信号对应的初始补偿后的距离单元信号。值得说明的是，根据所述目标相位误差补偿函数，对所述目标距离单元信号进行相位补偿时，也可参见该补偿公式。

S302、对初始补偿后的目标距离单元信号进行相干积累，得到相干积累后的目标距离单元信号。

其中，对初始补偿后的目标距离单元信号进行相干积累时，可以对一个相干处理间隔（Coherent Processing Interval，CPI）内的脉冲信号作快速傅里叶变换（fastFourier transform，FFT），此时得到的相干积累后的目标距离单元信号中待探测目标对应的信号能量能够得到聚集。

S303、根据相干积累后的目标距离单元信号，获取目标距离单元信号的相位误差。

可以理解的是，由于此时相干积累后的目标距离单元信号中待探测目标对应的信号能量能够得到聚集，因此，可以对相干积累后的目标距离单元信号进行进一步处理，获取处理后的目标距离信号，其中，该处理后的目标距离信号可以包括目标距离信号中的原始相位误差，具体计算过程可参见下述的相关内容。

图4为本申请实施例提供的另一种基于雷达捷变频信号的目标检测方法的流程示意图。可选地，如图4所示，上述根据相干积累后的目标距离单元信号，获取目标距离单元信号的相位误差，包括：

S401、根据预设截取规则，对相干积累后的目标距离单元信号进行迭代截取，获取截取后的目标距离单元信号中相邻两个脉冲信号之间的相关序列，直至截取后的目标距离单元信号的截取长度符合预设要求。

其中，目标距离单元信号的截取长度符合预设要求时截取后的目标距离单元信号包括待探测目标对应的全部信号能量。

需要说明的是，每次迭代截取时，截取后的目标距离单元信号也应当包括待探测目标对应的全部信号能量。可选地，具体进行截取时，可以找出相干积累后的目标距离单元信号中的峰值位置，并以峰值位置为中心，截取长度符合预设要求的信号。

预设截取规则可以表征相干积累后的对目标距离单元信号进行迭代截取的规则，其中，每次迭代截取的截取长度可以为上一次迭代截取的截取长度的50%~80%，当然，具体取值并不以此为限，根据实际的应用场景可以有所不同。

预设要求也即停止迭代截取的条件，结合上述说明，可以理解的是，若截取后的相干积累后的目标距离单元信号的截取长度符合预设要求，那么此时可以停止迭代。可选地，该预设要求具体可以是截取后的相干积累后的目标距离单元信号的截取长度为预设数量个脉冲信号，比如，可以是3~5个脉冲信号，当然，该预设数量的取值并不以此为限，根据实际的应用场景可以灵活设置。

需要说明的是，对于每次迭代过程可参见上述S401的相关内容，通过多次迭代，若截取后的目标距离单元信号的截取长度符合预设要求，即可停止迭代。

其中，对于每次迭代截取后的目标距离单元信号来说，可以参见下述内容获取每次迭代截取后目标距离单元信号中相邻两个脉冲信号之间的相关序列。

举例说明，假设雷达发射机的可探测范围根据预设规则被划分为K个距离单元，一个相干处理间隔（Coherent Processing Interval，CPI）内的脉冲总数为M个为例，可以采用如下公式获取每次迭代截取后的目标距离单元信号中相邻两个脉冲信号之间的相关序列：

其中，

表示取绝对值符号，

表示相干处理间隔M内第k个距离单元对应的截取后的目标距离单元信号中第m-1个脉冲信号和第m个脉冲信号之间的相关序列，

表示第k个距离单元内第m个脉冲信号对应的截取后的目标距离单元信号，

表示

的共轭，

表示第k个距离单元内第m-1个脉冲信号对应的距离单元信号，m的取值可以是0~M之间的任意整数。

S402、对各截取后的目标距离单元信号进行逆傅里叶变换，得到变换后的目标距离信号，并计算变换后的目标距离信号和初始相位误差补偿函数共轭的乘积，得到处理后的目标距离信号。

其中，处理后的目标距离信号包括目标距离信号中的原始相位误差。

S403、根据处理后的目标距离信号，获取目标距离单元信号的相位误差。

其中，具体在进行获取时，可以参加下述相关内容：根据处理后的目标距离信号中相邻两个脉冲信号之间的相关序列，获取处理后的目标距离信号的相位误差梯度，基于取相角函数对处理后的目标距离信号的相关序列进行取相角操作，得到处理后的目标距离信号的相位误差梯度；对处理后的目标距离信号的相位误差梯度进行积分，得到处理后的目标距离信号的相位误差。

基于上述说明，处理后的目标距离信号的相位误差梯度的计算过程可参见下述公式：

其中，

表示取相角，

表示第k个距离单元内处理后的目标距离信号中第m-1个脉冲信号和第m个脉冲信号之间的相位误差梯度，

表示相干处理间隔M内处理后的目标距离信号中第k个距离单元对应的第m-1个脉冲信号和第m个脉冲信号之间的相关序列。

可选地，上述对处理后的目标距离信号的相位误差梯度进行积分，得到处理后的目标距离信号的相位误差的计算过程可参见下述公式：

其中，假设雷达发射机的可探测范围根据预设规则被划分为K个距离单元，一个相干处理间隔（Coherent Processing Interval，CPI）内的脉冲总数为M个为例，则对处理后的目标距离信号的相位误差梯度进行积分，得到处理后的目标距离信号的相位误差的计算过程可参见下述的公式：

其中，

表示第k个距离单元信号的相位误差，

表示第k个距离单元内处理后的目标距离信号中第i-1个脉冲信号和第i个脉冲信号之间的相位误差梯度。

结合上述说明可知，根据处理后的目标距离信号的相位误差，则可以构建目标距离单元信号的目标相位误差补偿函数，具体构建公式可参见公式：

，其中，

表示第k个距离单元内目标距离信号中第m个脉冲信号的目标相位误差补偿函数，

表示第k个距离单元内处理后的目标距离信号中第m个脉冲信号的相位误差，j表示虚数单位。

需要说明的是，对于第k个距离单元内各脉冲信号来说，也即可以参见上述的方法得到各脉冲信号对应的补偿后目标距离单元信号，从而消除由捷变载频频率与初始目标距离的耦合项引起的第二相位误差。

此外，值得说明的是，具体在进行相位补偿时，可以参见上述的方法，分别就捷变载频频率与目标速度的耦合项引起的第一相位误差、由捷变载频频率与初始目标距离的耦合项引起的第二相位误差进行补偿，从而可以尽可能消除相位误差。

图5为本申请实施例提供的又一种基于雷达捷变频信号的目标检测方法的流程示意图。可选地，如图5所示，上述对雷达回波信号进行脉冲压缩处理，并根据脉冲压缩处理后的雷达回波信号筛选出所述待探测目标对应的目标距离单元信号，包括：

S501、根据脉冲压缩处理后的雷达回波信号，获取各距离单元的信号能量。

其中，经验证确定距离单元的信号能量与该距离单元内是否存在待探测目标有强关联，因此，确定待探测目标对应的目标距离单元时，可以根据各距离单元的信号能量确定。可选地，若确定各距离单元的信号能量大于预设信号能量阈值，则可以确定该距离单元内存在待探测目标，否则，可以认为该距离单元内未存在待探测目标。

举例说明，假设雷达发射机的可探测范围根据预设规则被划分为K个距离单元，一个相干处理间隔（Coherent Processing Interval，CPI）内的脉冲总数为M个，则各目标距离单元的信号能量可以根据下述公式计算得到：

其中，

表示相干处理间隔M内第k个距离单元对应的信号能量，

表示第k个距离单元内第m个脉冲信号对应的距离单元信号，

表示

的共轭，k的取值为0~K之间的任意整数。

S502、根据各距离单元的信号能量，筛选出待探测目标对应的目标距离单元信号。

在确定得到各距离单元的信号能量之后，可以比较各距离单元的信号能量与预设信号能量阈值的大小关系，其中，若距离单元的信号能量大于该预设信号能量阈值，则可以确定该距离单元对应的探测范围内存在待探测目标，也就可以确定该距离单位为目标距离单元。可以理解的是，若距离单元的信号能量小于该预设信号能量阈值，则可以确定该距离单元对应的探测范围不存在待探测目标，可以将该距离单元对应的距离单元信号进行滤除。

图6为本申请实施例提供的另一种基于雷达捷变频信号的目标检测方法的流程示意图。可选地，如图6所示，上述根据相干积累结果，确定待探测目标相对雷达发射机之间的目标距离，包括：

S601、根据相干积累结果，确定雷达回波信号的信号能量。

S602、根据雷达回波信号的信号能量和预设能量阈值范围，确定待探测目标对应的信号能量。

S603、根据待探测目标对应的信号能量，确定待探测目标相对于雷达发射机之间的目标距离。

其中，雷达回波信号中可以包括多个回波脉冲信号在获取到相干积累结果之后，可以根据相干积累波形确定雷达回波信号中各回波脉冲信号的信号能量，比较各回波脉冲信号的信号能量和预设能量阈值范围之间的关系，若确定某回波脉冲信号的信号能量不在该预设能量阈值范围内，则可以确定该回波脉冲信号为待探测目标对应的回波脉冲信号，那么可以据此，获取该回波脉冲信号的信号能量，并确定待探测目标相对于雷达发射机之间的目标距离。

图7为本申请实施例提供的一种相干积累结果示意图，其中，如图7所示，该坐标轴中横轴表示待探测目标相对雷达发射机之间的目标距离参数，纵轴表示雷达回波信号的信号能量参数，上方曲线为根据本申请实施例所提供的目标检测方法得到的雷达回波信号的相干积累结果，下方曲线为传统计算方法得到的雷达回波信号的非相干积累结果。

其中，从下方曲线可以看出，雷达回波信号的非相干积累结果的能量较低，难以从信号中分辨出待探测目标对应的回波脉冲信号，进而也就导致待探测目标相对于雷达发射机之间的目标距离难以确定，目标检测效果较差；从上方曲线可以看出，雷达回波信号的相干积累结果的能量得到明显提高，峰值得到凸显，其中，若预设能量阈值范围为0~50dB，信号能量取值为70dB时远超出该预设能量阈值范围，因此，可以确定该信号能量取值为70dB的脉冲信号为待探测目标对应的回波脉冲信号，相应地，从该纵坐标轴可以看出，待探测目标相对于雷达发射机之间的目标距离大概为3000米。

综上，本申请实施例能够实现捷变频信号的相干积累，相比于传统方法非相干积累的N倍增益，本方法能够使积累增益变为N^2倍，可以极大改善对待探测目标的检测性能。同时，本方法在积累的同时，保留了目标距离单元信号的相位信息，为测角等后续处理奠定了基础。

图8为本申请实施例提供的一种基于雷达捷变频信号的目标检测装置的功能模块示意图，该装置基本原理及产生的技术效果与前述对应的方法实施例相同，为简要描述，本实施例中未提及部分，可参考方法实施例中的相应内容。如图8所示，该目标检测装置100包括：

获取模块110，用于通过雷达接收机获取待探测目标根据雷达发射机发射的捷变脉冲序列返回的雷达回波信号；

筛选模块120，用于对所述雷达回波信号进行脉冲压缩处理，并根据脉冲压缩处理后的雷达回波信号筛选出所述待探测目标对应的目标距离单元信号；

补偿模块130，用于根据预设相位补偿算法，对所述目标距离单元信号进行相位误差补偿，获取补偿后的无相位误差信号；

确定模块140，用于基于所述无相位误差信号，获取所述雷达回波信号的相干积累结果，并根据所述相干积累结果，确定所述待探测目标相对所述雷达发射机之间的目标距离。

在可选的实施方式中，所述捷变脉冲序列，由所述雷达发射机根据各脉冲信号的捷变载频频率和脉冲重复间隔发射，所述脉冲重复间隔根据各所述脉冲信号的捷变载频频率确定，各脉冲信号的捷变载频频率根据预设参数确定。

在可选的实施方式中，所述补偿模块130，具体用于获取所述目标距离单元信号的相位误差；

根据所述相位误差，获取所述目标距离单元信号的目标相位误差补偿函数；

根据所述目标相位误差补偿函数，对所述目标距离单元信号进行相位补偿，得到补偿后的无相位误差信号。

在可选的实施方式中，若所述相位误差包括：由捷变载频频率与初始目标距离的耦合项引起的相位误差，所述补偿模块130，具体用于获取所述目标距离单元信号的初始相位误差补偿函数，并根据所述初始相位误差补偿函数对所述目标距离单元信号进行相位误差补偿，获取初始补偿后的目标距离单元信号；

对所述初始补偿后的目标距离单元信号进行相干积累，得到相干积累后的目标距离单元信号；

根据所述相干积累后的目标距离单元信号，获取所述目标距离单元信号的相位误差。

在可选的实施方式中，所述补偿模块130，具体用于根据预设截取规则，对所述相干积累后的目标距离单元信号进行迭代截取，获取截取后的目标距离单元信号中相邻两个脉冲信号之间的相关序列，直至截取后的目标距离单元信号的截取长度符合预设要求，其中，所述目标距离单元信号的截取长度符合预设要求时所述截取后的目标距离单元信号包括所述待探测目标对应的全部信号能量；

对各截取后的目标距离单元信号进行逆傅里叶变换，得到变换后的目标距离信号，并计算所述变换后的目标距离信号和所述初始相位误差补偿函数的共轭的乘积，得到处理后的目标距离信号，其中，所述处理后的目标距离信号包括所述目标距离信号中的原始相位误差；

根据所述处理后的目标距离信号，获取所述目标距离单元信号的相位误差。

在可选的实施方式中，所述筛选模块120，用于根据脉冲压缩处理后所述的雷达回波信号，获取各距离单元的信号能量；

根据各所述距离单元的信号能量，筛选出所述待探测目标对应的目标距离单元信号。

在可选的实施方式中，所述确定模块140，具体用于根据所述相干积累结果，确定所述雷达回波信号的信号能量；

根据所述雷达回波信号的信号能量和预设能量阈值范围，确定所述待探测目标对应的信号能量；

根据所述待探测目标对应的信号能量，确定所述待探测目标相对于所述雷达发射机之间的目标距离。

上述装置用于执行前述实施例提供的方法，其实现原理和技术效果类似，在此不再赘述。

以上这些模块可以是被配置成实施以上方法的一个或多个集成电路，例如：一个或多个特定集成电路（Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC），或，一个或多个微处理器，或，一个或者多个现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array，简称FPGA）等。再如，当以上某个模块通过处理元件调度程序代码的形式实现时，该处理元件可以是通用处理器，例如中央处理器（Central Processing Unit，简称CPU）或其它可以调用程序代码的处理器。再如，这些模块可以集成在一起，以片上系统（system-on-a-chip，简称SOC）的形式实现。

图9为本申请实施例提供的一种电子设备结构示意图，该电子设备可以集成于目标检测装置。如图9所示，该电子设备可以包括：处理器210、存储介质220和总线230，存储介质220存储有处理器210可执行的机器可读指令，当电子设备运行时，处理器210与存储介质220之间通过总线230通信，处理器210执行机器可读指令，以执行上述方法实施例的步骤。具体实现方式和技术效果类似，这里不再赘述。

可选地，本申请还提供一种存储介质，存储介质上存储有计算机程序，计算机程序被处理器运行时执行上述方法实施例的步骤。具体实现方式和技术效果类似，这里不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）或处理器（英文：processor）执行本申请各个实施例方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（英文：Read-Only Memory，简称：ROM）、随机存取存储器（英文：Random Access Memory，简称：RAM）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。以上仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于雷达捷变频信号的目标检测方法，其特征在于，包括：

通过雷达接收机获取待探测目标根据雷达发射机发射的捷变脉冲序列返回的雷达回波信号；

对所述雷达回波信号进行脉冲压缩处理，并根据脉冲压缩处理后的雷达回波信号筛选出所述待探测目标对应的目标距离单元信号；

根据预设相位补偿算法，对所述目标距离单元信号进行相位误差补偿，获取补偿后的无相位误差信号；

基于所述无相位误差信号，获取所述雷达回波信号的相干积累结果，并根据所述相干积累结果，确定所述待探测目标相对所述雷达发射机之间的目标距离。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述捷变脉冲序列，由所述雷达发射机根据各脉冲信号的捷变载频频率和脉冲重复间隔发射，所述脉冲重复间隔根据各所述脉冲信号的捷变载频频率确定，各脉冲信号的捷变载频频率根据预设参数确定。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据预设相位补偿算法，对所述目标距离单元信号进行相位误差补偿，获取补偿后的无相位误差信号，包括：

获取所述目标距离单元信号的相位误差；

根据所述相位误差，获取所述目标距离单元信号的目标相位误差补偿函数；

根据所述目标相位误差补偿函数，对所述目标距离单元信号进行相位补偿，得到补偿后的无相位误差信号。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，若所述相位误差包括：由捷变载频频率与初始目标距离的耦合项引起的相位误差，所述初始目标距离表征待探测目标与所述雷达发射机之间的初始距离，所述获取所述目标距离单元信号的相位误差，包括：

获取所述目标距离单元信号的初始相位误差补偿函数，并根据所述初始相位误差补偿函数对所述目标距离单元信号进行相位误差补偿，获取初始补偿后的目标距离单元信号；

对所述初始补偿后的目标距离单元信号进行相干积累，得到相干积累后的目标距离单元信号；

根据所述相干积累后的目标距离单元信号，获取所述目标距离单元信号的相位误差。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述根据所述相干积累后的目标距离单元信号，获取所述目标距离单元信号的相位误差，包括：

根据预设截取规则，对所述相干积累后的目标距离单元信号进行迭代截取，获取截取后的目标距离单元信号中相邻两个脉冲信号之间的相关序列，直至截取后的目标距离单元信号的截取长度符合预设要求，其中，所述目标距离单元信号的截取长度符合预设要求时所述截取后的目标距离单元信号包括所述待探测目标对应的全部信号能量；

对各截取后的目标距离单元信号进行逆傅里叶变换，得到变换后的目标距离信号，并计算所述变换后的目标距离信号和所述初始相位误差补偿函数的共轭的乘积，得到处理后的目标距离信号，其中，所述处理后的目标距离信号包括所述目标距离信号中的原始相位误差；

根据所述处理后的目标距离信号，获取所述目标距离单元信号的相位误差。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述雷达回波信号进行脉冲压缩处理，并根据脉冲压缩处理后的雷达回波信号筛选出所述待探测目标对应的目标距离单元信号，包括：

根据脉冲压缩处理后所述的雷达回波信号，获取各距离单元的信号能量；

根据各所述距离单元的信号能量，筛选出所述待探测目标对应的目标距离单元信号。

7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述相干积累结果，确定所述待探测目标相对所述雷达发射机之间的目标距离，包括：

根据所述相干积累结果，确定所述雷达回波信号的信号能量；

根据所述雷达回波信号的信号能量和预设能量阈值范围，确定所述待探测目标对应的信号能量；

根据所述待探测目标对应的信号能量，确定所述待探测目标相对于所述雷达发射机之间的目标距离。

8.一种基于雷达捷变频信号的目标检测装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于通过雷达接收机获取待探测目标根据雷达发射机发射的捷变脉冲序列返回的雷达回波信号；

筛选模块，用于对所述雷达回波信号进行脉冲压缩处理，并根据脉冲压缩处理后的雷达回波信号筛选出所述待探测目标对应的目标距离单元信号；

补偿模块，用于根据预设相位补偿算法，对所述目标距离单元信号进行相位误差补偿，获取补偿后的无相位误差信号；

确定模块，用于基于所述无相位误差信号，获取所述雷达回波信号的相干积累结果，并根据所述相干积累结果，确定所述待探测目标相对所述雷达发射机之间的目标距离。

9.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器、存储介质和总线，所述存储介质存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当电子设备运行时，所述处理器与所述存储介质之间通过总线通信，所述处理器执行所述机器可读指令，以执行如权利要求1-7任一所述基于雷达捷变频信号的目标检测方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器运行时执行如权利要求1-7任一所述基于雷达捷变频信号的目标检测方法的步骤。

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