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基于张量积的uhf波段多通道雷达径向速度检测方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于张量积的UHF波段多通道雷达径向速度检测方法，主要解决现有技术在天线方位孔径受限下慢速动目标检测概率低和径向速度估计精度低之问题。其实现过程为：把雷达接收到的数据矢量进行张量积操作得到虚拟孔径扩展后的数据；对搜索杂波导向矢量和搜索目标导向矢量分别进行张量积操作得到虚拟孔径扩展后的搜索杂波导向矢量和目标导向矢量；由虚拟孔径扩展后的搜索杂波导向矢量和搜索目标导向矢量张成搜索信号子空间；利用信号子空间拟合估计出目标的径向速度。本发明具有慢速目标检测概率高和径向速度估计精度高之优点，用于在天线方位孔径受限下的慢速目标径向速度的估计。
【专利说明】基于张量积的UHF波段多通道雷达径向速度检测方法
【技术领域】
[0001]本发明属于雷达探测【技术领域】，涉及慢速目标的检测及径向速度的估计，具体地说是一种采用信号子空间拟合并基于张量积的UHF波段多通道雷达慢速扩展目标检测方法，用于在天线孔径受限条件下以较高检测概率检测慢速目标并以较高精度估计目标径向速度。
【背景技术】
[0002]UHF波段机载多通道SAR-GMTI雷达综合利用合成孔径雷达(SAR)技术与地面运动目标检测(GMTI)技术，能同时获取监视区域的高分辨率静态信息和实时动态信息；并且具有叶簇穿透能力，是检测林下运动目标的有效途径，因此UHF波段机载多通道SAR-GMTI雷达在民用和军用均有重要的应用价值。
[0003]对于动目标的检测，空时自适应处理STAP(Space Time Adaptive Processing)是重要的一种检测方法。1994年保铮等人曾在文章“机载雷达空时二维信号处理”(《现代雷达》1994年2月16卷第I期38-48页)中提出机载雷达空时二维信号处理的工作原理，并对当前有可能实现的方案进行了分析研究；随后研究者们在这方面做了深入细致的研究，2000年王彤等人曾在文章“地面慢速目标检测的STAP方法”(《电子学报》2000年9月28卷第9期第123-125页)中提出了利用空时自适应技术能有效地抑制主瓣杂波，提高机载火控雷达对慢速目标的检测性能。但UHF波段的机载雷达因其天线方位孔径与波长之比要比X波段小得多，采用空时自适应处理技术在抑制杂波的同时也会全部或部分对消慢速目标信号，导致主瓣杂波区的动目标检测能力会下降；同时为了获得较高的方位分辨率，机载UHF波段雷达的合成孔径时间要比X波段雷达长得多，随着合成孔径时间的增加，动目标散焦会更严重，此时，传统基于点目标假设的自适应匹配滤波方法(AMF)将失效，这是UHF波段雷达检测地面动目标固有缺陷。

【发明内容】

[0004]本发明的目的在于克服上述已有技术的不足，提供一种基于张量积的UHF波段多通道雷达径向速度检测方法，以解决在方位孔径受限条件下，提高在低速区的动目标检测概率和测速精度。
[0005]为实现本发明目的而提出的基于张量积的UHF波段多通道雷达径向速度检测方法包括如下步骤:
[0006](I)在SAR图像域对多通道数据进行张量积操作得到虚拟孔径扩展后的数据矢量
Y.AexCUT，
[0007](2)对搜索杂波导向矢量a。和目标导向矢量\(\)分别进行张量积操作得到虚拟孔径扩展后的搜索杂波导向矢量和搜索目标导向矢量a_(\)；
[0008](3 )利用虚拟孔径扩展后的搜索杂波导向矢量a_和搜索目标导向矢量a_ (vr)张成搜索信号子空间Erais ；[0009](4)对扩展后的数据矢量Xraim分别向整个搜索信号子空间Erais和其正交补空间￡^进行投影并计算投影后的能量，根据子空间拟合公式得到目标径向速度的估计值V
[0010]上述检测方法中，步骤(1)所述的计算虚拟孔径扩展后的数据矢量Xmot，按如下步骤进行:
[0011]Ia)机载UHF波段多通道雷达的接收数据矢量x2，...，Xi,...，xM]T ;式中M为机载UHF波段雷达通道数，Xi为第i个通道接收数据，上标T表示转置操作。
[0012]Ib)根据接收数据矢量Xot，利用张量积操作获得虚拟孔径扩展后的数据矢量Xexcm，表达式为:
[0013]
【权利要求】
1.一种基于张量积的UHF波段多通道雷达径向速度检测方法，其特征在于:包括如下步骤: (1)在SAR图像域对多通道数据进行张量积操作得到虚拟孔径扩展后的数据矢量Y.AexCUT， (2)对搜索杂波导向矢量a。和目标导向矢量\(\)分别进行张量积操作得到虚拟孔径扩展后的搜索杂波导向矢量和搜索目标导向矢量a_(\)； (3)利用虚拟孔径扩展后的搜索杂波导向矢量a_和搜索目标导向矢量a_(\)张成搜索信号子空间Erais ； (4)对虚拟孔径扩展后的数据矢量Xexcm分别向搜索信号子空间Erais和其正交补空间E x进行投影并计算投影后的能量，根据信号拟合方法得到估计的目标径向速度^。
2.根据权利要求1所述的UHF波段多通道雷达径向速度检测方法，其特征在于其中步骤(I)所述的计算虚拟孔径扩展后的数据矢量X遍，按如下步骤进行: 2a)机载UHF波段多通道雷达的接收数据矢量Xot= [X1, x2，...，Xi,...，xM]T ;式中M为机载UHF波段雷达通道数，Xi为第i个通道接收数据，上标T表示转置操作； 2b)根据接收数据矢量XOT，利用张量积操作获得虚拟孔径扩展后的数据矢量Xexcm,表达式为:

3.根据权利要求1所述的UHF波段多通道雷达径向速度检测方法，其特征在于其中步骤(2)所述的由搜索杂波导向矢量a。和目标导向矢量\(\)得到虚拟孔径扩展后的搜索杂波导向矢量a_和搜索目标导向矢量a_(\)，按如下步骤进行: 3a)设C^d2，…dM为雷达通道的相位中心间距，Va为雷达平台速度，^为搜索目标的径向速度；设搜索杂波导向矢量为\=[1...1]τ，搜索目标的导向矢量为as (vr) = [l, exp(j4 π vr Δ t2/ λ )，…，exp(j4 π 'Δ tM/ λ )] τ，式中 Δ Xi=AJya, i=l,…，M ; 3b)根据矩阵张量积理论，利用如下公式计算虚拟孔径扩展后的搜索杂波导向矢量a_和搜索目标导向矢量SexsOO:

4.根据权利要求1所述的UHF波段多通道雷达径向速度检测方法，其中步骤(3)所述的搜索信号子空间Erais按如下进行计算:
Eexs=Span {aexc, aexs (vr)} 其中Span为子空间的生成，搜索信号子空间Erais由搜索杂波导向矢量a_和搜索目标导向矢量Sexs(V11)张成，即:
Eexs=Span {aexc, aexs (vr)} = Ik1Bex^k2Bexs (vr)} 式中kp k2为常数。
5.根据权利要求1所述的UHF波段多通道雷达径向速度检测方法，其特征在于所述步骤(4)中的根据信号拟合方法得到估计的目标径向速度<，按如下步骤进行: 5a)利用如下公式计算虚拟孔径扩展后的数据矢量Χ?αιτ向搜索信号子空间Erais的投影及其投影后的能量:
【文档编号】G01S7/41GK103792523SQ201410079277
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2014年3月5日 优先权日:2014年3月5日
【发明者】贺顺, 李国民, 张释如, 候颖, 王瑜 申请人:西安科技大学