空時頻檢測前聚焦雷達信號處理方法研究

摘 要：對基于長時間非相參積累的TBD技術與空時頻檢測前聚焦技術進行了介紹與分析，希望能夠提高我國空時頻檢測前聚焦雷達信號處理質量。

關鍵詞：空時頻檢測；前聚焦雷達；信號處理方法；研究

中圖分類號：TN951 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2014） 16-0000-01

空時頻檢測前聚焦雷達信號處理方法水平的提高，對我國雷達探測追蹤事業的發展具有重要的意義。為此，本文對空時頻檢測前聚焦雷達信號處理方法進行了分析與研究

一、基于長時間非相參積累的TBD技術

Allen等人對雷達長時間非相參積累技術方面的研究工作可謂是初創性的，是他們指出了在空變雜波環境下，雷達的目標跨距離單元脈沖積累與傳統的積累模式相比，具有更加優越的性能。他們還在最大化檢測概率理論的基礎充分的對多目標積累路徑集合高效的資源優化配置問題進行了研究，并取得了初步的發展創造成就。業內人士都明白這樣一個定理，那就是雷達非相參積累能夠對脈沖回撥能量進行直接的累加，并且可以在對初步相參結果進行分析處理過后對CPI之間的非相參情況進行累積。作為一種十分微弱的目標積累檢測策略，長時間非相參積累檢測前跟蹤主要負責的是對初級處理數據進行相應的跨多普勒單元跟蹤與跨距離單元跟蹤，并根據跟蹤得到的相關數據信息對目標的存在情況及其運行軌跡進行判斷、刻畫與描述。

現階段，我國雷達聚焦檢測系統中通過目標積累檢測方法來實現長時間非相參積累的方式主要有三種，即動態規劃（DP）類方法、Hough變換類方法以及在Bayes遞推理論上發展而來的TBD方法[1]。一些相關學者曾經利用將圖像處理方法應用到Hough變換方法中的方式來實現對目標的檢測與跟蹤，通過相關技術將雷達數據的“距離-時間”視圖轉換成直線參數平面的方式，人們能夠輕松的完成ARU條件下的長時間非相參積累。由于此種方式即簡便易行，又具有較高的準確性，因此在許多種體制的雷達長時間非相參積累檢測工作中獲得了較為普遍的應用。關于Hough變換類方法的性能，也有許多的學者進行了分析與研究，有的學者側重于對具有大量隨機脈沖干擾情況下，Hough變換類方法對長時間非相參積累檢測的性能情況進行研究；而有的學者則側重于對存有不同類型雜波情況下Hough變換類方法的長時間非相參積累檢測性能進行分析。需要尤其關注的一點是，極坐標Hough變換（PHT）實現方法在目標速度變化的情況下更加適用[2]。通常來說，Hough變換類方法對直線或近于直線的運動目標具有更好的積累檢測效果，然而美中不足的是，在一些情況下，此種方法會導致離散化處理模式失配與SNR閾值等系列問題的出現，影響積累檢測效果的準確性。

而動態規劃類方法在研發初期主要在圖像檢測領域與紅外線目標檢測領域應用的較為廣泛，隨著該技術方法的不斷發展、優化與完善，近些年來，才被應用到了雷達微弱目標積累檢測中來。為了實現對長時間非相參雷達目標的積累與檢測，動態規劃類方法主要通過對動態規劃類積累算法的利用來實現。其會將多個CPI處理結果規劃為多個狀態，并利用各個檢測目標的運動視作為狀態序列的轉移，并最終通過動態規劃來完成對雷達檢測目標的搜索及其軌跡的刻畫。貝葉斯遞推TBD方法將初級處理后數據作為觀測變量，通過遞推式濾波器估計Bayes后驗概率，作為目標是否存在的判決依據。

綜上所述，我們會發現，基于長時間非相參積累的TBD方法性能有限，不適合極低SNR微弱目標的探測[3]。

二、空時頻檢測前聚焦技術

空時頻檢測前聚焦技術是在長時間非相參積累檢測技術基礎上發展出來的一種全新FBD處理方法。此中FBD在空域與頻域積累處理中也取得了十分廣泛的應用，并發揮了巨大的效用，有效提升了空域與頻域相參積累的增長。在數字陣列相控陣雷達領域中，往往為了獲取更大的天線增益、提高雷達長距離的分辨率而需要進一步增加天線的長度與雷達信號的寬度。然而，這一過程會使雷達的寬帶信號處于天線的陣元之間，為了解決這一問題就需要對雷達天線的相位進行補償、對陣元之間發生的波形位移也需要進行補償，如若不然，很可能會造成雷達天線波束的指向效果與雷達天線增益水平的下降。而為了彌補FBD處理方法的這一缺陷，研究人員通過將FBD方法在空時雙維平面推廣的方式，獲得了一種新的空時2維處理方法。此種新型處理方法能夠在在“孔徑渡越”和“跨距離單元”條件下，實現對空時2維的聯合相參積累。并且此種新型空時2維FBD處理方法能夠實現對距離-速度-方位角的多項聯合處理，從而使目標能量能夠在多維度的空間中實現“聚焦”[4]。

在雷達探測領域，為了提高探測追蹤效果，人們一直將信號寬帶的高質量與對距離的高分辨率作為永恒的追求。例如，現階段，美國的軍用空間目標測量雷達型號有很多，其中代表性的寬帶雷達類型有：ALCOR雷達、MMW雷達。其中ALCOR雷達主要負責對C波段的雷達信號進行探測追蹤，其寬帶信號頻率為五百一十二MHz，其能夠對53cm距離內的目標物進行分辨；而MMW雷達則主要負責對W于Ka波段的雷達信號進行探測追蹤，其發射寬帶頻率高達2GHz，距離分辨率為14cm。

三、結束語

本文主要分兩方面對空時頻檢測前聚焦雷達的信號處理方法進行了分析與研究，希望能夠進一步提高我國空時頻檢測前聚焦雷達信號處理的處理能力，推動我國聚焦雷達信號空時頻檢測事業的發展。

參考文獻：

[1]左渝，許稼，彭應寧.SAR運動目標距離多普勒域擴展混合積累檢測[J].清華大學學報（自然科學版），2010（01）：145-148.

[2]李剛，許稼，彭應寧.基于混合積累的SAR微弱運動目標檢測[J].電子學報，2007（03）：576-579.

[3]夏卓卿，陸軍，陳偉建.凝視動目標相參積累技術研究[J].中國電子科學研究院學報，2009（05）：498-502.

[4]陳遠征，朱永鋒，趙宏鐘.基于包絡插值移位補償的高速運動目標的積累檢測算法研究[J].信號處理，2004（04）：387-390.