本發(fā)明涉及雷達(dá)，具體涉及一種高效的集群無人機(jī)雷達(dá)相干積累探測方法。

背景技術(shù)：

1、隨著無人機(jī)的普及和應(yīng)用，對(duì)無人機(jī)的管理和安全監(jiān)測變得愈發(fā)重要。相比單架無人機(jī)，集群無人機(jī)通過一些合理部署，可實(shí)現(xiàn)對(duì)于目標(biāo)更加全面的觀測，即使部分無人機(jī)由于被擊落、自身故障等原因脫離系統(tǒng)，仍可以完成作戰(zhàn)任務(wù)。憑借著超高的機(jī)動(dòng)性、隱蔽性強(qiáng)和高性價(jià)比，集群無人機(jī)已在世界范圍內(nèi)引起關(guān)注。

2、雷達(dá)以其具有全天時(shí)、全天候、多用途以及遠(yuǎn)距離探測等諸多優(yōu)勢(shì)，在目標(biāo)探測領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。然而由于集群無人機(jī)數(shù)量多、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，給雷達(dá)探測帶來了極大的困難。在使用雷達(dá)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)動(dòng)目標(biāo)檢測時(shí)，目標(biāo)能量出現(xiàn)大范圍的距離單元徙動(dòng)和多普勒頻率調(diào)制現(xiàn)象，目標(biāo)能量沿時(shí)間維和方位維嚴(yán)重散焦，極大地降低了對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的檢測性能。而現(xiàn)有技術(shù)普遍存在計(jì)算復(fù)雜度高以及適用范圍受限等約束，阻礙了算法的工程實(shí)現(xiàn)。

3、通過以上分析，現(xiàn)有技術(shù)無法有效解決集群無人機(jī)雷達(dá)相干積累探測的技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供了一種新的高效集群無人機(jī)雷達(dá)相干積累探測方法，解決了針對(duì)集群無人機(jī)目標(biāo)的特點(diǎn)造成難以精確聚焦的問題，并提高了檢測效率，易于工程實(shí)現(xiàn)。

2、為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)；

3、步驟一，首先對(duì)集群無人機(jī)回波信號(hào)sr(tr,ta)進(jìn)行距離脈沖壓縮，得到回波信號(hào)spc(tr,ta),其中：ta為方位慢時(shí)間變量，tr為快時(shí)間變量；

4、步驟二，根據(jù)方位二階多普勒頻率約束，對(duì)距離壓縮后的回波信號(hào)spc(tr,ta)進(jìn)行分段處理，其中，令r＝ctr/2，將spc(tr,ta)變換為s(r,ta)，每一段的信號(hào)表述為sm(r,ta)，這里m為所在段數(shù)；

5、步驟三，對(duì)每段數(shù)據(jù)在距離維進(jìn)行傅里葉變換，再使用radon傅里葉變換進(jìn)行相干累積，得到每段回波數(shù)據(jù)聚焦結(jié)果gm(f,ν(q))，其中v(q)＝qδv,q＝1,2,...,nv為速度搜索向量，δv＝λ/(2t)，t＝ncts為總的積累時(shí)間，nc為總分段數(shù)，ts為子時(shí)間段長度，nv為總搜索次數(shù)；

6、步驟四，對(duì)每一子段構(gòu)造方位非線性補(bǔ)償函數(shù)hm[f,ν(q),a(i)]，用于數(shù)據(jù)段間的非線性調(diào)制校正，基于該補(bǔ)償函數(shù)構(gòu)造匹配函數(shù)，而后基于該匹配函數(shù)在各子段回波數(shù)據(jù)間進(jìn)行相干積累，得到匹配函數(shù)距離域的積累結(jié)果gfocus[f,ν(q),a(i)]，式中a(i)＝iδa,i＝1,2,…,na為加速度搜索序列，為加速度搜索區(qū)間，na為搜索區(qū)間個(gè)數(shù)，即總脈沖數(shù)；

7、步驟五，對(duì)gfocus[f,ν(q),a(i)]，遍歷搜索序列ν(q)、a(i)進(jìn)行峰值檢測，以峰值處的作為目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，并得到聚焦結(jié)果n表示無人機(jī)目標(biāo)的數(shù)量。

8、進(jìn)一步，所述步驟一中，對(duì)集群無人機(jī)回波信號(hào)進(jìn)行距離脈沖壓縮，具體過程為：

9、利用運(yùn)動(dòng)目標(biāo)回波的基帶信號(hào)sr(tr,ta)的頻域sr(f,ta)與發(fā)射信號(hào)的共軛s*(tr)的頻域s(f)相乘：

10、spc(f,ta)＝sr(f,ta)s(f)，

11、再對(duì)spc(f,ta)的距離向進(jìn)行逆傅里葉變換：

12、spc(tr,ta)＝ifft[spc(f,ta)]。

13、得到距離壓縮后的回波信號(hào)spc(tr,ta)。

14、進(jìn)一步，所述步驟二中，根據(jù)方位二階多普勒頻率約束，對(duì)距離壓縮后的回波信號(hào)進(jìn)行分段處理，具體過程為：

15、將集群無人機(jī)回波矩陣分割為nc段子數(shù)據(jù)矩陣，每個(gè)子段的時(shí)間約束滿足：

16、

17、其中amax是可能的最大加速度，fs是快時(shí)間采樣率，λ表示信號(hào)發(fā)射波長nc≤na/2，na為回波的脈沖總數(shù)。

18、進(jìn)一步，所述步驟三中，對(duì)每段數(shù)據(jù)使用radon傅里葉變換進(jìn)行相干積累的表達(dá)式為：

19、

20、其中，ta＝(k-1)prt,k∈(1,np)，prt為脈沖重復(fù)間隔時(shí)間，gm表示第m段子數(shù)據(jù)矩陣的相干累積，np表示子數(shù)據(jù)矩陣對(duì)應(yīng)的脈沖數(shù)，fc表示載波頻率，c表示光速。

21、進(jìn)一步，所述步驟四中所構(gòu)造的匹配函數(shù)的相干累積表示為：

22、

23、其中所建立的相位補(bǔ)償函數(shù)hm(f,ν(q),a(i))如下：

24、

25、沿變量f進(jìn)行逆傅里葉變換，得到距離域的積累結(jié)果如下：

26、gfocus(r,ν(q),a(i))＝ifft[gfocus(f,ν(q),a(i))]。

27、進(jìn)一步，所述步驟五中，對(duì)積累后的結(jié)果進(jìn)行峰值檢測操作的具體過程表示為：

28、

29、(三)有益效果

30、本發(fā)明提供了一種高效的集群無人機(jī)雷達(dá)探測方法。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具備以下有益效果：

31、1)本發(fā)明使用雷達(dá)系統(tǒng)對(duì)集群無人機(jī)進(jìn)行探測，使用相干積累的方法提高了對(duì)集群無人機(jī)的探測能力。

32、2)本發(fā)明使用了新的分段方法使得在數(shù)據(jù)處理時(shí)可以并行實(shí)現(xiàn)，從而極大地提高了計(jì)算效率，克服了現(xiàn)有方法計(jì)算復(fù)雜度大以及處理步驟繁瑣的問題，極大降低了算法的計(jì)算復(fù)雜度，提升其工程應(yīng)用價(jià)值。

33、3)本發(fā)明在不同段的積累過程中使用相干積累技術(shù)不僅有效地實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)的能量累積，并且提高了集群無人機(jī)運(yùn)動(dòng)參數(shù)估計(jì)能力。

技術(shù)特征：

1.一種高效的集群無人機(jī)雷達(dá)相干積累探測方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟一中，對(duì)集群無人機(jī)回波信號(hào)進(jìn)行距離脈沖壓縮，具體過程為：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟二中，根據(jù)方位二階多普勒頻率約束，對(duì)距離壓縮后的回波信號(hào)進(jìn)行分段處理，具體過程為：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述步驟三中，對(duì)每段數(shù)據(jù)使用radon傅里葉變換進(jìn)行相干積累的表達(dá)式為：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述步驟四中所構(gòu)造的匹配函數(shù)的相干累積表示為：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述步驟五中，對(duì)積累后的結(jié)果進(jìn)行峰值檢測操作的具體過程表示為：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及雷達(dá)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高效的集群無人機(jī)雷達(dá)相干積累探測方法。包括，首先對(duì)集群無人機(jī)回波信號(hào)進(jìn)行距離脈沖壓縮，根據(jù)方位二階多普勒頻率約束，對(duì)距離壓縮后的回波信號(hào)進(jìn)行分段處理，對(duì)每段數(shù)據(jù)在距離維進(jìn)行傅里葉變換，再使用Radon傅里葉變換進(jìn)行相干累積，得到每段回波數(shù)據(jù)聚焦結(jié)果對(duì)每一子段構(gòu)造方位非線性補(bǔ)償函數(shù)，用于數(shù)據(jù)段間的非線性調(diào)制校正，基于該補(bǔ)償函數(shù)構(gòu)造匹配函數(shù)，而后基于該匹配函數(shù)在各子段回波數(shù)據(jù)間進(jìn)行相干積累，進(jìn)行峰值檢測，以峰值處的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)參數(shù)得到聚焦結(jié)果。解決了針對(duì)集群無人機(jī)目標(biāo)的特點(diǎn)造成難以精確聚焦的問題。

技術(shù)研發(fā)人員：李東,桑慶林,蔣欣雨,王浩然,楊儒全,萬俊,解曉冉
受保護(hù)的技術(shù)使用者：重慶大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/21