一种实现分布式无源雷达目标检测的方法技术

本发明专利技术公开了一种实现分布式无源雷达目标检测的方法，该方法属于无源雷达目标检测技术领域。现有的目标检测是对每个双基地对单独进行相关和过门限处理完成目标检测，再利用估计得到目标的双基地距离和多普勒信息开展目标定位，导致后续在实现目标准确定位的过程中需解决复杂的定位模糊问题。为此，本发明专利技术引入目标位置和速度矢量，构造了一种集中式目标检测统计量，使得在实现目标检测的同时也实现了对目标的定位，不需要再处理目标定位模糊问题。此外，本方法在检测前对多个发射接收对进行非相参积累，从而获得空间分集增益，可以提高目标检测概率，获得更稳定的目标检测性能，为实现对目标的连续稳定跟踪提供了基础。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于无源雷达目标检测
，特别涉及一种实现分布式无源雷达目标检测的方法。
技术介绍
无源雷达系统采用第三方辐射源发射的信号，如FM广播、DAB、DVB-T、GPS信号、各种移动通信基站发射的信号，对目标进行照射实现对空中小目标和低空飞行目标的探测和定位，因此也称为外辐射源雷达。在过去十几年里，无源雷达系统的目标检测和定位性能一直在稳步提高。但是，从系统体制上看，近些年公开的无源雷达系统主要是基于单发单收的双基地几何架构，目标检测性能受目标的几何位置和姿态变化的影响很大，进而使其在目标探测稳定性和跟踪连续性上存在不足。为了弥补无源雷达在实际应用中存在的差距，进一步推动无源雷达的作战应用，欧洲和美国许多研究机构都已开展了基于FM、DAB、DVB-T信号的辐射源的多发多收体制的分布式无源雷达技术的研究。分布式无源雷达经典的目标检测过程是利用每个发射机-目标-接收机双基地对，通过使天线定向指向发射机和预计目标出现的区域来获取目标回波信号，然后计算参考通道和监视通道接收信号间的互模糊函数或广义互相关来实现目标检测。由于其目标检测过程是在每个双基地发射接收对内分别进行的，因此是分布式目标检测。此外，采用多发多收几何架构的分布式无源雷达系统的目标检测和定位处理分两步进行，即首先对每个双基地发射机和接收机对单独进行相关和过门限处理完成目标检测，然后利用得到的双基地距离多普勒图估计得到目标的双基地距离和多普勒信息，再采用交叉定位和多步迭代的思想进一步实现对目标的精确定位。这种传统处理方法的最大缺陷就是多步迭代处理耗时较长，且定位过程中存在的定位模糊问题即目标“鬼点”，需要复杂的去“鬼点”逻辑，通过后续进一步的处理加以去除。在实际运用中，由于多个接收机布站受复杂地形环境的影响，存在不同接收机阵列间很难解决的定位模糊问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种实现分布式无源雷达目标检测的方法，能够用于解决多发多收几何架构下分布式无源雷达系统的目标检测问题，其中要解决的技术问题包括：(1)给出多发多收几何架构下，建立分布式无源雷达直达波信号分量和目标回波信号分量的实施过程；(2)在多发多收几何架构下，构建分布式无源雷达实现集中式目标检测统计量和目标检测的实施过程。本专利技术所述的一种实现分布式无源雷达目标检测的方法，包括以下步骤：(1)建立多发多收几何架构下分布式无源雷达直达波信号分量和目标回波信号分量，具体实施过程包括如下步骤：A1.构建多发多收几何架构下，分布式无源雷达系统中第i个辐射源发射的信号被第j个接收机阵列的第n阵元接收到并经基带处理后的直达波信号分量A2.构建目标运动时，分布式无源雷达系统中第i个辐射源发射的信号经目标反射后被第j个接收机阵列的第n阵元接收到并经基带处理后的目标回波信号分量A3.对第ij个双基地对中，第j个接收机的第n个阵元接收到的由直达波和目标回波及接收机噪声的和组成的信号进行量化采样，采用时延多普勒算子表示其离散形式，并给出波束形成后的目标回波信号和直达波参考信号A4.利用分布式无源雷达系统中Nr个接收机阵列接收到的与Nt个非合作雷达辐射源对应的所有直达波和目标回波信号采样，构造由直达波和目标回波信号组成的矩阵s；(2)多发多收几何架构下，分布式无源雷达开展集中式目标检测的实施步骤，具体包括如下子步骤：B1.引入待检测目标的位置和速度信息，作为目标检测单元，利用回波信号矩阵s构建二元备择假设检验；B2.利用已构建的假设检验，推导其广义对数似然比，得到分布式无源雷达目标检测的集中式检测统计量ξrs；B3.根据分布式无源雷达系统中所有信号的实际采样，计算出目标检测统计量ξrs，通过比较检测统计量ξrs与门限κrs的大小，然后判定目标是否存在，完成目标检测。优选的，步骤(1)中的每个接收机阵列都同时接收直达波信号和目标回波信号，再通过波束形成算法分别得到直达波信号分量和目标回波信号分量；优选的，步骤(1)中不同接收机阵列之间是非相参的，且目标检测过程中不同接收机阵列之间不需要开展相位同步处理。与分布式无源雷达目标检测的经典方法相比，本专利技术在构造的集中式目标检测器时，引入了目标位置和速度矢量，使得在实现目标检测的同时，间接实现了对目标的定位，不需要再进行额外的定位和解模糊处理，节省了定位时间；目标检测过程获得了空间分集增益，提高了目标检测概率，获得了更稳定的目标检测性能，为实现对目标的连续稳定跟踪提供了基础。此外，本专利技术采用接收机阵列天线同时接收直达波信号和目标回波信号，再通过波束形成分别得到直达波信号分量和目标回波信号分量，不需要两个单独的天线分别接收直达波信号和目标回波信号，在开展目标检测过程中不同接收机阵列间是非相参的，不同接收机阵列间不需要开展相位同步处理。附图说明图1是本专利技术的分布式无源雷达的拓扑结构示意图。图2是本专利技术的分布式无源雷达第ij对发射机-目标-接收机的几何关系图。图3是本专利技术的第ij个双基地对对应直达波和目标回波信号的波束形成示意图。图4是本专利技术的分布式无源雷达目标检测方法实施流程图。图5是本专利技术实施例的计算机仿真结果示意图。具体实施方式以下结合说明书附图对本专利技术作进一步详细描述。如图1所示，分布式无源雷达系统包括Nt个发射机，发射机在无源雷达领域中也称为非合作辐射源，Nr个接收机阵列，1个目标，其中Nt≥2，Nr≥2。如图2所示，分布式无源雷达系统中的第ij对发射机-目标-接收机也称为第ij个双基地对，第i个发射机的位置和速度分别记为di和i＝1,…,Nt，第j个接收机阵列的位置和速度分别记为rj和j＝1,…,Nr，而目标的位置和速度分别记为t和其中di、rj、t、都是时间的函数。一般情况下，发射机和接收机、目标都是运动的。第i个发射机到第j个接收机的距离为类似地，和分别表示第i个发射机到目标的距离和目标到第j个接收机的距离。第j个接收天线是有个阵元的阵列，1≤j≤Nr，第n个阵元的位置为其中是参考阵元的位置，是第n个阵元相对参考阵元的指向偏移矢量，而接收天线阵列的阵元数都相同，即j＝1,…,Nr。第j个接收机的第n个阵元到位置x的单位指向矢量为即在远场，对于给定的x，即从阵列阵元到远场某一位置的单位指向矢量近似相等。如图3所示，多发多收几何架构下分布式无源雷达系统中，所有无源接收机均采用阵列天线，通过波束形成的方法分别形成参考通道和目标监视通道，从而实现直达波信号和目标回波信号的分别接收。第i个辐射源发射的信号为 u ~ i ( t ) = u i ( t ) e jω c i t , t ∈ [ 0 , T ] - - - ( 1 ) ]本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种实现分布式无源雷达目标检测的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)多发多收几何架构下，建立分布式无源雷达直达波信号分量和目标回波信号分量的实施步骤，具体包括如下子步骤：A1.构建多发多收几何架构下，分布式无源雷达系统中第i个辐射源发射的信号被第j个接收机阵列的第n阵元接收到并经基带处理后的直达波信号分量A2.构建目标运动时，分布式无源雷达系统中第i个辐射源发射的信号经目标反射后被第j个接收机阵列的第n阵元接收到并经基带处理后的目标回波信号分量A3.对第ij个双基地对中，第j个接收机阵列的第n个阵元接收到的由直达波和目标回波及接收机噪声的和组成的信号进行量化采样，引入时延多普勒算子表示其离散形式，并给出波束形成后的目标回波信号和直达波参考信号A4.利用分布式无源雷达系统中Nr个接收机阵列接收到的与Nt个非合作雷达辐射源对应的所有直达波和目标回波信号采样，构造由直达波和目标回波信号组成的矩阵s；(2)多发多收几何架构下，分布式无源雷达开展集中式目标检测的实施步骤，具体包括如下子步骤：B1.引入待检测目标的位置和速度信息，作为目标检测单元，利用回波信号矩阵s构建二元备择假设检验；B2.利用已构建的假设检验，推导其广义对数似然比，得到分布式无源雷达目标检测的集中式检测统计量ξrs；B3.根据分布式无源雷达系统中所有信号的实际采样，计算出目标检测统计量ξrs，通过比较检测统计量ξrs与门限κrs的大小，然后判定目标是否存在，完成目标检测。...

【技术特征摘要】
1.一种实现分布式无源雷达目标检测的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)多发多收几何架构下，建立分布式无源雷达直达波信号分量和目标回波信号分量的实施步骤，具体包括如下子步骤：A1.构建多发多收几何架构下，分布式无源雷达系统中第i个辐射源发射的信号被第j个接收机阵列的第n阵元接收到并经基带处理后的直达波信号分量A2.构建目标运动时，分布式无源雷达系统中第i个辐射源发射的信号经目标反射后被第j个接收机阵列的第n阵元接收到并经基带处理后的目标回波信号分量A3.对第ij个双基地对中，第j个接收机阵列的第n个阵元接收到的由直达波和目标回波及接收机噪声的和组成的信号进行量化采样，引入时延多普勒算子表示其离散形式，并给出波束形成后的目标回波信号和直达波参考信号A4.利用分布式无源雷达系统中Nr个接收机阵列接收到的与Nt个非合作雷达辐射源对应的所有直达波和目标回波信号采样，构造由直达波和目标回波信号组成的矩阵s；(2...

【专利技术属性】
技术研发人员：张财生，朱洪伟，唐小明，刘明春，李国君，张涛，宋洪良，
申请(专利权)人：中国人民解放军海军航空工程学院，
类型：发明
国别省市：山东;37