一种脉组频率捷变雷达的多目标检测方法

1.本发明属于雷达技术领域，涉及一种脉组频率捷变雷达的多目标检测方法，能够用于脉组频率捷变雷达在单距离单元存在运动速度不同的多个目标的情况下对多个目标进行检测。


背景技术：

2.频率捷变技术能够提高雷达的抗干扰能力以及对目标的检测能力，因此现代雷达常采用频率捷变体制。
3.目标检测概率和虚警概率是雷达的重要性能指标，检测概率是指当空间存在真实目标时雷达能够将其检测出来的概率，虚警概率是指当空间不存在目标时雷达错误地判定存在目标的概率，根据概率统计可知，在一定虚警率下，目标的检测概率随目标信号信噪比提高而提高，雷达就是要在预设的虚警概率下，尽可能地提高目标的检测概率。
4.对于脉组频率捷变雷达而言，它发射的同一个脉组内的信号载频保持不变，而脉组间的信号载频会在一定的范围内进行随机跳变，由于频率捷变，所以在不同脉组中同一运动目标产生的回波信号的多普勒频移不同，故同一目标的回波信号在经过多普勒滤波后在不同脉组中所处的多普勒通道也是随机变化的，且目标的rcs在脉组间发生变化，导致目标的回波信号在脉组间的分布是快起伏的，因此无法对多个脉组中的目标多普勒通道信息进行相参积累以提高信噪比，为了不浪费多个脉组的资源，赵永波剡熠琛刘宏伟等人在其申请的专利文献“一种脉组频率捷变雷达的目标检测方法”(申请号201811416310.6，申请公开号：cn109581313a)中，公开了一种基于脉组间非相参积累的脉组频率捷变雷达目标检测方法，该方法步骤如下：
5.(1)获取脉组频率捷变雷达接收到的回波信号，将回波信号分为n个回波数据矩阵；(2)对第n个回波数据矩阵xn进行脉冲压缩和多普勒滤波，得到多普勒滤波后的第n个回波数据矩阵yn；(3)在多普勒滤波后的第n个回波数据矩阵yn中提取目标多普勒通道信息，确定进行目标检测时对应的保护单元和参考单元，并组成待检测数据矩阵zn；(4)对n个待检测数据矩阵zn(n＝1,2,...,n)进行非相参积累，得到非相参积累后的待检测数据矩阵w，对非相参积累后的待检测数据矩阵w进行恒虚警检测，得到目标检测结果。该方法虽然通过多普勒率波使得各个脉组内的多个脉冲相参积累，并在脉组间对目标的回波信号进行了非相参积累，能够提高目标信号的信噪比从而提高脉组频率捷变雷达对目标的检测性能，但因为该方法针对每个距离单元在每个脉组内只提取了一个最大的多普勒通道，每次只能对单个距离单元处的一个目标做出检测，故当多个运动速度不同的目标处于同一距离单元时，该方法存在对其中每个目标进行检测时检测概率不高的缺陷，无法对所有目标进行有效检测。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于克服上述现有技术存在的缺陷，提出了一种脉组频率捷变雷达
的多目标检测方法，用以解决现有技术中存在的无法对处于同一距离单元的多个运动速度不同的目标进行有效检测的技术问题。
7.为实现上述目的，本发明采取的技术方案包括如下步骤：
8.(1)构建回波信号矩阵：
9.获取脉组频率捷变雷达接收到的n个脉组的回波信号，并构建以每组脉冲包含的脉冲个数m为行，以每个脉冲所包含的距离单元个数q为列的回波数据矩阵，并将n个回波数据矩阵组合为回波数据矩阵集合x＝{x1,x2,...,xn,...,xn}，其中，n≥2，m≥2，q≥2，xn表示第n个脉组对应的维度为m
×
q的回波数据矩阵，n＝1,2,...,n；
10.(2)对每个回波数据矩阵进行预处理：
11.(2a)对每个回波数据矩阵xn中的每行进行脉冲压缩，并剔除脉冲压缩后的每个回波数据矩阵各行的半脉压点，得到剔除半脉压点后的n个回波数据矩阵；
12.(2b)对剔除半脉压点后的每个回波数据矩阵中的每列进行傅里叶变换，得到多普勒滤波后的回波数据矩阵集合y＝{y1,y2,...,yn,...,yn}，其中，yn表示xn对应的维度为m
×
q的预处理后的回波数据矩阵，yn中的每行表示第n个脉组中的每个多普勒通道；
13.(3)初始化参数：
14.初始化每个预处理后的回波数据矩阵yn中列的序号为q，并令q＝1，其中，q∈[1,2,...,q]；
[0015]
(4)提取每个预处理后的回波数据矩阵每个距离单元的目标多普勒通道号：
[0016]
初始化每个预处理后的回波数据矩阵yn中每个距离单元最大可能存在的被探测目标的个数为p，并将yn包含的m个多普勒通道的第q个距离单元中模值最大的p个元素所在行的序号作为yn的多普勒通道号记录向量ln，得到n个多普勒通道号记录向量组成的集合l＝{l1,l2,...,ln,...,ln}，其中，1≤p≤m，ln表示第n个维度为1
×
p的多普勒通道号记录向量，ln中的第p个元素记为l
np
，
[0017]
p∈[1,2,...,p]，1≤l
np
≤m；
[0018]
(5)构建与多普勒通道号记录向量l1匹配的多普勒通道号记录向量的集合：
[0019]
(5a)以多普勒通道号记录向量集合l中的第一个多普勒通道号记录向量l1为基准，计算多普勒通道号记录向量ln包含的每个元素与l1中的每个元素所对应的多普勒速度差值的绝对值组成的维数为p
×
p维矩阵的集合
[0020]
d＝{d1,d2,...,dn,...,dn}，dn的第s行第p列元素为ln的第s个元素l
ns
与l1的第p个元素l
1p
对应的多普勒速度差值的绝对值，s＝1,2,...,p；
[0021]
(5b)按照列递增的顺序提取每个矩阵dn每列值最小的元素所在的行对应的ln中的元素，构成n个与l1匹配的多普勒通道号记录向量集合
[0022]
l'＝{l'1,l'2,...,l'n,...,l'n}，其中，l'1＝l1；
[0023]
(6)构建待检测数据矩阵集合：
[0024]
初始化进行目标检测时保护单元、参考单元的个数分别为n
p
、nr，以与l1匹配的多普勒通道号记录向量l'n中p个元素的值为行序号，在多普勒滤波后的回波数据矩阵yn中，提取这p行的第q-(n
p
+nr)/2列到第q+(n
p
+nr)/2列元素，得到维度为p
×
(n
p
+nr+1)的待检测数据矩阵组成的集合z＝{z1,z2,...,zn,...,zn}；
[0025]
(7)获取脉组频率捷变雷达的多目标检测结果：
[0026]
对待检测数据矩阵集合z进行非相参积累，并对非相参积累得到的维度为p
×
(n
p
+nr+1)的待检测数据矩阵w进行恒虚警率检测，得到第q个距离单元的目标检测结果，然后判断q≥q是否成立，若是，得到q个距离单元的目标检测结果，否则，令q＝q+1，并执行步骤(4)。
[0027]
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
[0028]
本发明在提取每个预处理后的回波数据矩阵每个距离单元的目标多普勒通道号时，针对每一个距离单元选择了模值最大的多个多普勒通道，达到了提取多个运动速度不同的目标的多普勒通道信息的目的，并在构建与多普勒通道号记录向量l1匹配的多普勒通道号记录向量的集合时，在每个脉组中提取出的多普勒通道中寻找多普勒速度值最接近的多普勒通道，作为同一目标所在的多普勒通道，从而在后续对待检测矩阵进行非相参积累时，使得脉组间同一目标所在的多普勒通道的数据相互积累，提高了每个目标信号的信噪比的同时也达到了对单个距离单元处运动速度不同的多个目标进行有效检测的目的。
附图说明
[0029]
图1是本发明的实现流程图；
[0030]
图2是本发明与现有技术对多目标进行检测时检测概率随信噪比变化的仿真结果对比图。
具体实施方式
[0031]
以下结合附图和具体实施例，对本发明作进一步详细描述。
[0032]
参照附图1，本发明包括如下步骤：
[0033]
(1)构建回波信号矩阵：
[0034]
获取脉组频率捷变雷达接收到的n个脉组的回波信号，并构建以每组脉冲包含的脉冲个数m为行，以每个脉冲所包含的距离单元个数q为列的回波数据矩阵，并将n个回波数据矩阵组合为回波数据矩阵集合x＝{x1,x2,...,xn,...,xn}，其中，n≥2，m≥2，q≥2，xn表示第n个脉组对应的维度为m
×
q的回波数据矩阵，n＝1,2,...,n；
[0035]
雷达接收的一个脉组信号由连续的m个脉冲重复周期内的采样信号构成，一个脉冲重复周期内的采样信号是对雷达天线接收的电磁波信号在时间上均匀离散化采样的后的数字信号，因为电磁波传播速度一定，传播距离与传播时间成正比，因此每个采样点被称作一个距离单元，在本实施例中，一个脉组包含的连续脉冲重复周期的个数m＝32，接收的脉组的个数n＝2，一个脉冲重复周期内的距离单元数目q＝1000，x＝{x1,x2}，x1、x2维数均为32
×
1000。
[0036]
(2)对每个回波数据矩阵进行预处理：
[0037]
(2a)对每个回波数据矩阵xn中的每行进行脉冲压缩，并剔除脉冲压缩后的每个回波数据矩阵各行的半脉压点，得到剔除半脉压点后的n个回波数据矩阵；
[0038]
(2b)对剔除半脉压点后的每个回波数据矩阵中的每列进行傅里叶变换，得到多普勒滤波后的回波数据矩阵集合y＝{y1,y2,...,yn,...,yn}，其中，yn表示xn对应的维度为m
×
q的预处理后的回波数据矩阵，yn中的每行表示第n个脉组中的每个多普勒通道；
[0039]
脉冲压缩是雷达中常用的用以目标信号的信噪比的信号处理方法，又被称作快时
间域的匹配滤波。
[0040]
多普勒滤波过程又被称为慢时间域的匹配滤波，也被称为动目标检测。由于多普勒频移效应，运动目标反射雷达发射的电磁波信号后，被反射的信号会产生频率偏移，偏移的频率被称为该目标的多普勒频率，该目标相对于雷达的径向运动速度被称为该目标的多普勒速度。利用不同多普勒速度的目标产生的多普勒频率不同的特点，经过多普勒滤波后，可以将空间中相对于雷达具有不同径向运动速度的目标的回波信号输出在不同的多普勒通道中，同时提高目标信号的信噪比，多普勒滤波后输出的多普勒通道的数目等于滤波前脉组中脉冲重复周期个数，即输出m个多普勒通道，对应多普勒滤波后的回波数据矩阵yn中的m行，即矩阵yn中的每行表示第n个脉组中的每个多普勒通道，各行的行序号为对应的多普勒通道的通道号，本实施例中，y＝{y1,y2}。
[0041]
(3)初始化参数：
[0042]
初始化每个预处理后的回波数据矩阵yn中列的序号为q，并令q＝1，其中，q∈[1,2,...,q]；
[0043]
在本实施例中，q∈[1,2,...,1000]。
[0044]
(4)提取每个预处理后的回波数据矩阵每个距离单元的目标多普勒通道号：
[0045]
初始化每个预处理后的回波数据矩阵yn中每个距离单元最大可能存在的被探测目标的个数为p，并将yn包含的m个多普勒通道的第q个距离单元中模值最大的p个元素所在行的序号作为yn的多普勒通道号记录向量ln，得到n个多普勒通道号记录向量组成的集合l＝{l1,l2,...,ln,...,ln}，其中，1≤p≤m，ln表示第n个维度为1
×
p的多普勒通道号记录向量，ln中的第p个元素记为l
np
，p∈[1,2,...,p]，1≤l
np
≤m；
[0046]
该步骤是在每个脉组的m个多普勒通道中，选取在第q个距离单元处数据模值最大的p个多普勒通道，将其假定为p个目标信号经多普勒滤波后所处的多普勒通道，并将对应的p个多普勒通道号记录在ln中，因为每个脉组的多普勒通道号就是每个脉组经多普勒滤波后的回波数据yn中的行号，故ln中每个元素的取值是在1到m之间的整数。
[0047]
在本实施例中，设单个距离单元存在的最大目标数目p＝3，在两个接收的脉组各自的32个多普勒通道中分别选出3个在第q个距离单元处模值最大的多普勒通道的通道号，记录在l1、l2中，l1、l2维度均为1
×
3，l1、l2中每个元素取值是在1到32之间的整数。
[0048]
(5)构建与多普勒通道号记录向量l1匹配的多普勒通道号记录向量的集合：
[0049]
(5a)以多普勒通道号记录向量集合l中的第一个多普勒通道号记录向量l1为基准，计算多普勒通道号记录向量ln包含的每个元素与l1中的每个元素所对应的多普勒速度差值的绝对值组成的维数为p
×
p维矩阵的集合
[0050]
d＝{d1,d2,...,dn,...,dn}，dn的第s行第p列元素为ln的第s个元素l
ns
与l1的第p个元素l
1p
对应的多普勒速度差值的绝对值，的计算过程包括如下步骤：
[0051]
(5a1)初始化最大可能的多普勒速度模糊次数为b，目标多普勒速度在第1个脉组、第n个脉组中可能的模糊次数分别为o、h，其中，o∈[-b,-b+1,...,-1,0,1,...,b-1,b]，h∈[-b,-b+1,...,-1,0,1,...,b-1,b]；
[0052]
(5a2)计算当第1个脉组中多普勒速度模糊次数为o次，第n个脉组中多普勒速度模糊次数为h次时，l
ns
与l
1p
所对应的多普勒速度的差值的绝对值v
oh
，得到维度为b
×
b的多普
勒速度差值矩阵v，v中最小的元素值即为多普勒通道号记录向量ln的第s个元素l
ns
与l1中的第p个元素l
1p
所对应的多普勒速度差值的绝对值其中：
[0053][0054]
其中，t1、tn分别表示第1个脉组、第n个脉组的脉冲重复周期，f
c1
、f
cn
分别为第1个脉组、第n个脉组的发射波形的载波频率，c为光速。
[0055]
(5b)按照列递增的顺序提取每个矩阵dn每列值最小的元素所在的行对应的ln中的元素，构成n个与l1匹配的多普勒通道号记录向量组成的集合l'＝{l'1,l'2,...,l'n,...,l'n}，其中，l'1＝l1；
[0056]
在本实施例中，该步骤调整了l2中多普勒通道号的顺序，使得其与l1中对应位置元素所表示的多普勒通道的多普勒速度相差最小，这样可认为调整后的多普勒通道号记录向量l'1、l'2中对应位置的两个元素所表示的多普勒通道是空间中同一运动目标所处的两个多普勒通道，即两个多普勒通道是匹配的。
[0057]
同时还要考虑由于多普勒速度模糊带来的影响，多普勒速度模糊是指当目标径向速度很大，并大于脉组的最大不模糊多普勒速度时，目标信号经多普勒滤波后反而输出在多普勒速度较低的多普勒通道上，本实施例中，目标在脉组一，脉组二上的多普勒速度模糊次数最大不超过b＝5次。
[0058]
(6)构建待检测数据矩阵集合：
[0059]
初始化进行目标检测时保护单元、参考单元的个数分别为n
p
、nr，以与l1匹配的多普勒通道号记录向量l'n中p个元素的值为行序号，在多普勒滤波后的回波数据矩阵yn中，提取这p行的第q-(n
p
+nr)/2列到第q+(n
p
+nr)/2列元素，得到维度为p
×
(n
p
+nr+1)的待检测数据矩阵组成的集合z＝{z1,z2,...,zn,...,zn}，z的构建方法取决于q的取值：
[0060]
i.当1≤q≤(n
p
+nr)/2时，以与l1匹配的多普勒通道号记录向量l'n中p个元素的值为行序号，提取yn中这p行的第q+1列到q+(n
p
+nr)/2列元素组成待检测数据矩阵zn的第1列到(n
p
+nr)/2列与第(n
p
+nr)/2+2到n
p
+nr+1列元素，并提取yn中这p行的第q列元素组成待检测数据矩阵zn的第(n
p
+nr)/2+1列元素，得到集合z；
[0061]
ii.当q≥q＞q-(n
p
+nr)/2时，以与l1匹配的多普勒通道号记录向量l'n中p个元素的值为行序号，提取yn中这p行的第q-(n
p
+nr)/2列到q-1列元素组成待检测数据矩阵zn的第1列到(n
p
+nr)/2列与第(n
p
+nr)/2+2到n
p
+nr+1列元素，并提取yn中这p行的第q列元素组成待检测数据矩阵zn的第(n
p
+nr)/2+1列元素，得到集合z；
[0062]
iii.当1≤q≤(n
p
+nr)/2和q≥q＞q-(n
p
+nr)/2均不成立时，即(n
p
+nr)/2≤q≤q-(n
p
+nr)/2时，以与l1匹配的多普勒通道号记录向量l'n中p个元素的值为行序号，提取yn中这p行的第q-(n
p
+nr)/2列到q+(n
p
+nr)/2列元素组成待检测数据矩阵zn的1列到n
p
+nr+1列元素，得到集合z。
[0063]
在本实施例中，该步骤将l'1、l'2中记录的多普勒通道号对应的多普勒通道数据从y1、y2中提取出来，构成新的矩阵z1、z2，以便后续步骤的进行。其中保护单元的和参考单元的概念出自于雷达的恒虚警检测处理方法，它们和检测单元都是特殊的距离单元，一般情况下，保护单元数目n
p
与参考单元数目nr都远小于一个脉冲重复周期内的距离单元数目q，
在本实施例中，n
p
＝2，nr＝16，z1、z2的维数均为3
×
19。
[0064]
(7)获取脉组频率捷变雷达的多目标检测结果：
[0065]
对待检测数据矩阵集合z进行非相参积累，并对非相参积累得到的维度为p
×
(n
p
+nr+1)的待检测数据矩阵w进行恒虚警率检测，得到第q个距离单元的目标检测结果，然后判断q≥q是否成立，若是，得到q个距离单元的目标检测结果，否则，令q＝q+1，并执行步骤(4)，其中，对待检测数据矩阵集合z进行非相参积累，并对非相参积累得到的待检测数据矩阵w进行恒虚警率检测的具体实现步骤为：
[0066]
(7a)对第n个待检测数据矩阵zn进行平方律检波，得到平方律检波后的第n个数据矩阵zn′
，并对平方律检波后的n个数据矩阵进行累加，得到非相参积累后的待检测数据矩阵w：
[0067]zn
′
＝|zn|2[0068][0069]
其中，|
·
|表示对矩阵中每个元素求模操作，∑表示求和操作；
[0070]
(7b)将所述非相参积累后的待检测数据矩阵w的第(n
p
+nr)/2+1列作为检测单元；将所述非相参积累后的待检测数据矩阵w的第nr/2+1列至第(n
p
+nr)/2列，以及第(n
p
+nr)/2+2列至第nr/2+n
p
+1列作为保护单元；将所述非相参积累后的待检测数据矩阵w的第1列至第nr/2列，以及第nr/2+n
p
+2列至第nr+n
p
+1列作为参考单元，对所述非相参积累后的待检测数据矩阵w的每一行进行so-cfar检测，得到第q个距离单元的目标检测结果。
[0071]
检测单元的概念出自于雷达的恒虚警检测处理方法，检测单元也是种特殊的距离单元，即当前被检测是否存在目标的距离单元，也即当前yn中第q个距离单元，也即w中第(n
p
+nr)/2+1列所表示的距离单元。
[0072]
so-cfar检测是恒虚警率检测方法中的一种，在该方法的处理过程中，将矩阵w中检测单元左侧和右侧的参考单元分别求和，在两个求和结果中选出其中较小的值，并将其乘以预设的门限因子得到门限值，若检测单元的值大于该门限值，则说明检测单元处存在目标，否则，说明检测单元处不存在目标，其中，预设的门限因子的值由预设的恒虚警率确定，在本实施例中，so-cfar检测就是在w中，针对每行，对第1列到第8列元素求和，再对第12列到第19列元素求和，在两个求和结果中选出最小的值，并将该值乘以预设的门限因子，得到该行的门限值，若该行的第10列元素的值大于此门限，则说明该行对应的的多普勒通道在第q个距离单元处存在目标，否则说明不存在目标。
[0073]
下面结合仿真实验，对本发明的技术效果作进一步的说明：
[0074]
1.仿真条件和内容：
[0075]
仿真采用cpu为inter酷睿i7-6700u，主频为3.40ghz，内存为8.0gb，64位操作系统和microsoft windows 7旗舰版，matlab 2017仿真软件。
[0076]
假设频率捷变雷达接收的脉组个数n＝2，每个脉组中的脉冲重复周期个数均为m＝32，每个脉冲重复周期内距离单元数目q＝1000，进行cfar检测时的保护单元个数n
p
＝2，参考单元个数nr＝16，每个距离单元最大可能存在的被探测目标的个数p＝3，雷达的虚警概率假设仿真的背景环境为均匀噪声，在每个脉组的每个脉冲重复周期的第150个距离单元处都加入3个信噪比相同但运动速度不同的目标信号，同一个脉组内各个脉冲
的目标信号幅度相同，不同脉组内的目标信号幅度快起伏变化，信噪比变化范围为snr＝5db～30db，变化间隔为1db，这里的信噪比指的是每个脉组中的所有脉冲经过多普勒滤波后的信噪比，蒙特卡罗实验次数为10000次。
[0077]
分别利用本发明和现有的一种脉组频率捷变雷达的目标检测方法对第150个距离单元处的三个目标的检测概率进行统计，两种方法中进行cfar检测时采用的是so-cfar检测方法，通过蒙特卡罗实验得到两种方法下的检测概率随信噪比变化的曲线如图2所示。
[0078]
2.仿真结果分析：
[0079]
参照图2，横坐标表示信噪比变化范围，纵坐标表示检测概率，其中图2(a)为现有技术的检测概率随信噪比变化的曲线，可以看出，当信噪比不高时，随目标信噪比提高，每个目标的检测概率随之增加，但当信噪比升高到一定程度时，每个目标的检测概率最终都围绕在0.33左右波动，这是由于现有技术在一次蒙托卡罗实验中只能对第150个距离单元处的一个目标进行有效的检测，且该距离单元处的三个目标信号的信噪比相同。
[0080]
图2(b)为本发明的检测概率随信噪比变化的曲线，可以看出，随着目标信号信噪比的升高，每个目标的检测概率都逐渐逼近于1，这是因为本发明方法在一次蒙托卡罗实验中可以同时对第150个距离单元处的三个目标做出有效检测。
[0081]
以上仿真实验表明：一种脉组频率捷变雷达的多目标检测方法，适用于对单距离单元处运动速度不同的多个目标进行有效检测。

技术特征：
1.一种脉组频率捷变雷达的多目标检测方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)构建回波信号矩阵：获取脉组频率捷变雷达接收到的n个脉组的回波信号，并构建以每组脉冲包含的脉冲个数m为行，以每个脉冲所包含的距离单元个数q为列的回波数据矩阵，并将n个回波数据矩阵组合为回波数据矩阵集合x＝{x1,x2,...,x
n
,...,x
n
}，其中，n≥2，m≥2，q≥2，x
n
表示第n个脉组对应的维度为m
×
q的回波数据矩阵，n＝1,2,...,n；(2)对每个回波数据矩阵进行预处理：(2a)对每个回波数据矩阵x
n
中的每行进行脉冲压缩，并剔除脉冲压缩后的每个回波数据矩阵各行的半脉压点，得到剔除半脉压点后的n个回波数据矩阵；(2b)对剔除半脉压点后的每个回波数据矩阵中的每列进行傅里叶变换，得到多普勒滤波后的回波数据矩阵集合y＝{y1,y2,...,y
n
,...,y
n
}，其中，y
n
表示x
n
对应的维度为m
×
q的预处理后的回波数据矩阵，y
n
中的每行表示第n个脉组中的每个多普勒通道；(3)初始化参数：初始化每个预处理后的回波数据矩阵y
n
中列的序号为q，并令q＝1，其中，q∈[1,2,...,q]；(4)提取每个预处理后的回波数据矩阵每个距离单元的目标多普勒通道号：初始化每个预处理后的回波数据矩阵y
n
中每个距离单元最大可能存在的被探测目标的个数为p，并将y
n
包含的m个多普勒通道的第q个距离单元中模值最大的p个元素所在行的序号作为y
n
的多普勒通道号记录向量l
n
，得到n个多普勒通道号记录向量组成的集合l＝{l1,l2,...,l
n
,...,l
n
}，其中，1≤p≤m，l
n
表示第n个维度为1
×
p的多普勒通道号记录向量，l
n
中的第p个元素记为l
np
，p∈[1,2,...,p]，1≤l
np
≤m；(5)构建与多普勒通道号记录向量l1匹配的多普勒通道号记录向量的集合：(5a)以多普勒通道号记录向量集合l中的第一个多普勒通道号记录向量l1为基准，计算多普勒通道号记录向量l
n
包含的每个元素与l1中的每个元素所对应的多普勒速度差值的绝对值组成的维数为p
×
p维矩阵的集合d＝{d1,d2,...,d
n
,...,d
n
}，d
n
的第s行第p列元素为l
n
的第s个元素l
ns
与l1的第p个元素l
1p
对应的多普勒速度差值的绝对值，s＝1,2,...,p；(5b)按照列递增的顺序提取每个矩阵d
n
每列值最小的元素所在的行对应的l
n
中的元素，构成n个与l1匹配的多普勒通道号记录向量集合l'＝{l'1,l'2,...,l'
n
,...,l'
n
}，其中，l
′1＝l1；(6)构建待检测数据矩阵集合：初始化进行目标检测时保护单元、参考单元的个数分别为n
p
、n
r
，以与l1匹配的多普勒通道号记录向量l'
n
中p个元素的值为行序号，在多普勒滤波后的回波数据矩阵y
n
中，提取这p行的第q-(n
p
+n
r
)/2列到第q+(n
p
+n
r
)/2列元素，得到维度为p
×
(n
p
+n
r
+1)的待检测数据矩阵组成的集合z＝{z1,z2,...,z
n
,...,z
n
}；(7)获取脉组频率捷变雷达的多目标检测结果：对待检测数据矩阵集合z进行非相参积累，并对非相参积累得到的维度为p
×
(n
p
+n
r
+1)的待检测数据矩阵w进行恒虚警率检测，得到第q个距离单元的目标检测结果，然后判断q≥q是否成立，若是，得到q个距离单元的目标检测结果，否则，令q＝q+1，并执行步骤(4)。
2.根据权利要求1所述的一种脉组频率捷变雷达的目标检测方法，其特征在于，步骤(5a)中所述的多普勒通道号记录向量l
n
的第s个元素l
ns
与l1的第p个元素l
1p
对应的多普勒速度差值的绝对值计算过程包括如下步骤：(5a1)初始化最大可能的多普勒速度模糊次数为b，目标多普勒速度在第1个脉组、第n个脉组中可能的模糊次数分别为o、h，其中，o∈[-b,-b+1,...,-1,0,1,...,b-1,b]，h∈[-b,-b+1,...,-1,0,1,...,b-1,b]；(5a2)计算当第1个脉组中多普勒速度模糊次数为o次，第n个脉组中多普勒速度模糊次数为h次时，l
ns
与l
1p
所对应的多普勒速度的差值的绝对值v
oh
，得到维度为b
×
b的多普勒速度差值矩阵v，v中最小的元素值即为多普勒通道号记录向量l
n
的第s个元素l
ns
与l1中的第p个元素l
1p
所对应的多普勒速度差值的绝对值其中：其中，t1、t
n
分别表示第1个脉组、第n个脉组的脉冲重复周期，f
c1
、f
cn
分别为第1个脉组、第n个脉组的发射波形的载波频率，c为光速。3.根据权利要求1所述的一种脉组频率捷变雷达的目标检测方法，其特征在于，步骤(6)中所述的待检测数据矩阵组成的集合z，其构建方法取决于q的取值：ⅰ.当1≤q≤(n
p
+n
r
)/2时，以与l1匹配的多普勒通道号记录向量l'
n
中p个元素的值为行序号，提取y
n
中这p行的第q+1列到q+(n
p
+n
r
)/2列元素组成待检测数据矩阵z
n
的第1列到(n
p
+n
r
)/2列与第(n
p
+n
r
)/2+2到n
p
+n
r
+1列元素，并提取y
n
中这p行的第q列元素组成待检测数据矩阵z
n
的第(n
p
+n
r
)/2+1列元素，得到集合z；ⅱ.当q≥q＞q-(n
p
+n
r
)/2时，以与l1匹配的多普勒通道号记录向量l'
n
中p个元素的值为行序号，提取y
n
中这p行的第q-(n
p
+n
r
)/2列到q-1列元素组成待检测数据矩阵z
n
的第1列到(n
p
+n
r
)/2列与第(n
p
+n
r
)/2+2到n
p
+n
r
+1列元素，并提取y
n
中这p行的第q列元素组成待检测数据矩阵z
n
的第(n
p
+n
r
)/2+1列元素，得到集合z；ⅲ.当1≤q≤(n
p
+n
r
)/2和q≥q＞q-(n
p
+n
r
)/2均不成立时，即(n
p
+n
r
)/2≤q≤q-(n
p
+n
r
)/2时，以与l1匹配的多普勒通道号记录向量l'
n
中p个元素的值为行序号，提取y
n
中这p行的第q-(n
p
+n
r
)/2列到q+(n
p
+n
r
)/2列元素组成待检测数据矩阵z
n
的1列到n
p
+n
r
+1列元素，得到集合z。4.根据权利要求1所述的一种脉组频率捷变雷达的目标检测方法，其特征在于，步骤(7)中所述的对待检测数据矩阵集合z进行非相参积累，并对非相参积累得到的维度为p
×
(n
p
+n
r
+1)的待检测数据矩阵w进行恒虚警率检测，实现步骤为：(7a)对第n个待检测数据矩阵z
n
进行平方律检波，得到平方律检波后的第n个数据矩阵z
n
′
，并对平方律检波后的n个数据矩阵进行累加，得到非相参积累后的待检测数据矩阵w：z
n
′
＝|z
n
|2其中，|
·
|表示对矩阵中每个元素求模操作，∑表示求和操作；(7b)将所述非相参积累后的待检测数据矩阵w的第(n
p
+n
r
)/2+1列作为检测单元；将所
述非相参积累后的待检测数据矩阵w的第n
r
/2+1列至第(n
p
+n
r
)/2列，以及第(n
p
+n
r
)/2+2列至第n
r
/2+n
p
+1列作为保护单元；将所述非相参积累后的待检测数据矩阵w的第1列至第n
r
/2列，以及第n
r
/2+n
p
+2列至第n
r
+n
p
+1列作为参考单元，对所述非相参积累后的待检测数据矩阵w的每一行进行so-cfar检测，得到第q个距离单元的目标检测结果。

技术总结
本发明提出了一种脉组频率捷变雷达的多目标检测方法，实现步骤为：构建回波信号矩阵；对每个回波数据矩阵进行预处理；提取每个预处理后的回波数据矩阵每个距离单元的目标多普勒通道号；构建匹配的多普勒通道号记录向量的集合；构建待检测数据矩阵集合；获取脉组频率捷变雷达的多目标检测结果。本发明在每个脉组中针对每个距离单元提取出模值最大的多个多普勒通道，从而达到了提取多个目标的多普勒通道信息的目的，并利用同一目标在不同脉组中的多普勒速度相同的特点，使得后续对待检测矩阵非相参积累时，脉组间同一目标的所在的多个多普勒通道的数据相互积累，提高了每个目标的信噪比的同时，达到了对单个距离单元进行多目标检测的目的。检测的目的。检测的目的。


技术研发人员：赵永波 刘志军 牛奔
受保护的技术使用者：西安电子科技大学
技术研发日：2022.04.08
技术公布日：2022/7/5