一種無直達(dá)波條件下分布式無源雷達(dá)目標(biāo)檢測(cè)的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種無直達(dá)波條件下分布式無源雷達(dá)目標(biāo)檢測(cè)的方法，該方法屬于分布式無源雷達(dá)目標(biāo)檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域?，F(xiàn)有的無源雷達(dá)目標(biāo)檢測(cè)方法是基于經(jīng)典匹配濾波理論，前提是其可以實(shí)時(shí)地獲取信噪比比較高的直達(dá)波，可利用參考通道接收到的直達(dá)波信號(hào)高質(zhì)量地估計(jì)出發(fā)射信號(hào)，才能獲得近似最優(yōu)的檢測(cè)性能。為解決實(shí)際中接收不到直達(dá)波信號(hào)時(shí)的目標(biāo)檢測(cè)問題，本發(fā)明提出了一種無直達(dá)波條件下分布式無源雷達(dá)目標(biāo)檢測(cè)的方法，構(gòu)造了無直達(dá)波條件下的集中式目標(biāo)檢測(cè)器，可用于多發(fā)多收幾何架構(gòu)中直達(dá)波信號(hào)信噪比比較低或根本接收不到直達(dá)波信號(hào)時(shí)開展目標(biāo)檢測(cè)，同時(shí)還間接避免了分布式無源雷達(dá)不同接收站間很難解決的目標(biāo)匹配問題。
【專利說明】
一種無直達(dá)波條件下分布式無源雷達(dá)目標(biāo)檢測(cè)的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于分布式無源雷達(dá)目標(biāo)檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種無直達(dá)波條件下分 布式無源雷達(dá)目標(biāo)檢測(cè)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 國(guó)內(nèi)外許多實(shí)驗(yàn)已證明，基于第三方非合作輻射源的無源雷達(dá)具有很好的探測(cè)潛 力，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)空中小目標(biāo)和低空飛行目標(biāo)的探測(cè)和定位。為進(jìn)一步提高目標(biāo)探測(cè)穩(wěn)定性 和跟蹤連續(xù)性，歐洲和美國(guó)許多研究機(jī)構(gòu)已開展了基于FM、DAB、DVB-T、GPS信號(hào)的多發(fā)多收 體制的分布式無源雷達(dá)技術(shù)研究。
[0003] 目前，分布式無源雷達(dá)的目標(biāo)檢測(cè)方法是基于經(jīng)典的匹配濾波理論，即利用每個(gè) 發(fā)射機(jī)-目標(biāo)-接收機(jī)雙基地對(duì)，無源雷達(dá)接收機(jī)將直達(dá)波和目標(biāo)回波分開接收，分別對(duì)應(yīng) 參考通道和目標(biāo)監(jiān)視通道，然后通過使天線定向指向發(fā)射機(jī)和預(yù)計(jì)目標(biāo)出現(xiàn)的區(qū)域來獲取 目標(biāo)回波信號(hào)。在監(jiān)視通道利用自適應(yīng)濾波技術(shù)來抑制直達(dá)波和其他雜波的干擾，而在參 考通道利用均衡技術(shù)進(jìn)一步分離直達(dá)波信號(hào)，然后計(jì)算參考通道和監(jiān)視通道接收信號(hào)間的 互模糊函數(shù)或廣義互相關(guān)。若互模糊函數(shù)圖中有信號(hào)過門限則認(rèn)為檢測(cè)到目標(biāo)，而利用對(duì) 應(yīng)的目標(biāo)雙基地距離、雙基地多普勒和到達(dá)角信息實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的定位與跟蹤。由于目標(biāo)檢 測(cè)是在每個(gè)雙基地發(fā)射接收對(duì)內(nèi)分別進(jìn)行的，因此是分布式目標(biāo)檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果在后續(xù)進(jìn) 行融合處理。由于這與有源雷達(dá)采用的匹配濾波處理過程基本類似，因此這種處理方法在 實(shí)際無源雷達(dá)目標(biāo)檢測(cè)中常用。計(jì)算參考通道和監(jiān)視通道接收信號(hào)間的互模糊函數(shù)的過程 與有源雷達(dá)中進(jìn)行的匹配濾波處理近似，參考通道的信號(hào)就是對(duì)先驗(yàn)未知的發(fā)射信號(hào)的一 種估計(jì)。
[0004] 事實(shí)上，有源雷達(dá)中的匹配濾波是一種在奈曼-皮爾遜準(zhǔn)則下，對(duì)發(fā)射信號(hào)準(zhǔn)確已 知時(shí)的最優(yōu)濾波器，而分布式無源雷達(dá)系統(tǒng)采用經(jīng)典的匹配濾波理論進(jìn)行目標(biāo)檢測(cè)的前提 是其能夠?qū)崟r(shí)地獲取直達(dá)波，且直達(dá)波信噪比比較高，能夠利用參考通道接收到的直達(dá)波 信號(hào)高質(zhì)量地估計(jì)出發(fā)射信號(hào)，從而獲得近似最優(yōu)的檢測(cè)性能。
[0005] 然而，在分布式無源雷達(dá)中，如果直達(dá)波信號(hào)信噪比比較低，無法高質(zhì)量地估計(jì)出 發(fā)射信號(hào)，則導(dǎo)致與真實(shí)的發(fā)射信號(hào)失配，檢測(cè)性能將下降，甚至無法檢測(cè)到目標(biāo)。雖然通 過通道均衡處理在某種程度上減輕失配影響，但不可能完全消除失配。此外，在實(shí)際中由于 復(fù)雜地形環(huán)境的影響，如果在非合作輻射源和接收機(jī)間的視距傳播路徑中還存在物理遮 擋，無源雷達(dá)將接收不到來自非合作輻射源的直達(dá)波信號(hào)，采用經(jīng)典的匹配濾波理論無法 完成目標(biāo)檢測(cè)。因此，通過計(jì)算參考通道和監(jiān)視通道接收信號(hào)間的互模糊函數(shù)或廣義互相 關(guān)的目標(biāo)檢測(cè)方法不適合于直達(dá)波信噪比很低或根本接收不到直達(dá)波信號(hào)的情況。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種無直達(dá)波條件下分布式無源雷達(dá)目標(biāo)檢測(cè)的方法，能夠 用于解決多發(fā)多收幾何架構(gòu)下，分布式無源雷達(dá)接收不到直達(dá)波信號(hào)情況下的目標(biāo)檢測(cè)問 題，其中要解決的技術(shù)問題包括：
[0007] (1)給出多發(fā)多收幾何架構(gòu)下，建立無直達(dá)波條件下分布式無源雷達(dá)目標(biāo)回波信 號(hào)分量的實(shí)施步驟；
[0008] (2)在多發(fā)多收幾何架構(gòu)下，構(gòu)建無直達(dá)波條件下分布式無源雷達(dá)集中式目標(biāo)檢 測(cè)統(tǒng)計(jì)量和目標(biāo)檢測(cè)的實(shí)施步驟。
[0009] 本發(fā)明所述的一種無直達(dá)波條件下分布式無源雷達(dá)目標(biāo)檢測(cè)的方法，包括以下步 驟：
[0010] (1)建立多發(fā)多收幾何架構(gòu)下目標(biāo)回波信號(hào)分量的實(shí)施步驟，具體包括如下子步 驟：
[0011] A1.構(gòu)建目標(biāo)運(yùn)動(dòng)時(shí)，分布式無源雷達(dá)系統(tǒng)中第i個(gè)輻射源發(fā)射的信號(hào)經(jīng)目標(biāo)反射 后被第j個(gè)接收機(jī)陣列的第n陣元接收到并經(jīng)基帶處理后的目標(biāo)回波信號(hào)分量
[0012] A2.對(duì)第ij個(gè)雙基地對(duì)中，第j個(gè)接收機(jī)的第n個(gè)陣元接收到的由目標(biāo)回波和接收 機(jī)噪聲組成的信號(hào)進(jìn)行量化采樣，采用時(shí)延多普勒算子表示其離散形式，并給出波束 形成后的目標(biāo)回波信號(hào)
[0013] A3.利用分布式無源雷達(dá)系統(tǒng)中Nr個(gè)接收機(jī)陣列接收到的與Nt個(gè)非合作雷達(dá)輻射 源對(duì)應(yīng)的所有目標(biāo)回波信號(hào)采樣，構(gòu)造回波信號(hào)矩陣s;
[0014] (2)構(gòu)建無直達(dá)波條件下分布式無源雷達(dá)集中式目標(biāo)檢測(cè)統(tǒng)計(jì)量，開展目標(biāo)檢測(cè)， 具體包括如下子步驟；
[0015] B1.利用回波信號(hào)矩陣s構(gòu)建二元備擇假設(shè)檢驗(yàn)；
[0016] B2.利用已構(gòu)建的假設(shè)檢驗(yàn)，推導(dǎo)其廣義對(duì)數(shù)似然比，得到無直達(dá)波條件下分布式 無源雷達(dá)目標(biāo)檢測(cè)的集中式檢測(cè)統(tǒng)計(jì)量Iss ;
[0017] B3.根據(jù)分布式無源雷達(dá)系統(tǒng)中所有目標(biāo)回波信號(hào)的實(shí)際采樣，計(jì)算出目標(biāo)檢測(cè) 統(tǒng)計(jì)量U，通過比較檢測(cè)統(tǒng)計(jì)量U與門限k的大小，然后判定目標(biāo)是否存在，完成目標(biāo)檢 測(cè) 。
[0018] 優(yōu)選的，步驟(2)中構(gòu)造無直達(dá)波條件下分布式無源雷達(dá)目標(biāo)檢測(cè)統(tǒng)計(jì)量U寸，弓丨 入目標(biāo)位置矢量和速度矢量，作為開展二元備擇假設(shè)檢驗(yàn)時(shí)的目標(biāo)檢測(cè)單元；
[0019]優(yōu)選的，步驟(2)中無直達(dá)波條件包括根本接收不到直達(dá)波信號(hào)的情況和直達(dá)波 信噪比非常低無法估計(jì)出非合作輻射源發(fā)射信號(hào)波形的情況。
[0020] 與目前分布式無源雷達(dá)中基于經(jīng)典匹配濾波理論的分布式目標(biāo)檢測(cè)方法相比，本 發(fā)明提供的分布式無源雷達(dá)目標(biāo)檢測(cè)的方法能夠在無直達(dá)波或者直達(dá)波信噪比非常低的 情況下實(shí)現(xiàn)目標(biāo)檢測(cè)。此外，在無直達(dá)波條件下構(gòu)造集中式目標(biāo)檢測(cè)器時(shí)，引入了目標(biāo)位置 矢量和速度矢量，使得在實(shí)現(xiàn)目標(biāo)檢測(cè)的同時(shí)，間接解決了目標(biāo)的定位問題，避免了多發(fā)多 收幾何架構(gòu)中存在的不同接收機(jī)陣列間很難解決的定位模糊問題和目標(biāo)匹配問題。
【附圖說明】
[0021] 附圖1是本發(fā)明的無直達(dá)波條件下分布式無源雷達(dá)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖。
[0022] 附圖2是本發(fā)明的分布式無源雷達(dá)第ij對(duì)非合作輻射源-目標(biāo)-接收機(jī)陣列的幾何 關(guān)系圖。
[0023] 附圖3是本發(fā)明的第ij個(gè)雙基地對(duì)對(duì)應(yīng)目標(biāo)回波信號(hào)的波束形成示意圖。
[0024] 附圖4是本發(fā)明的分布式無源雷達(dá)目標(biāo)檢測(cè)方法實(shí)施流程圖。
[0025] 附圖5是本發(fā)明實(shí)施例的計(jì)算機(jī)仿真結(jié)果示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 以下結(jié)合說明書附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0027]如圖1所示，分布式無源雷達(dá)系統(tǒng)包括Nt個(gè)發(fā)射機(jī)，發(fā)射機(jī)在無源雷達(dá)領(lǐng)域中也稱 為非合作輻射源，Nr個(gè)接收機(jī)陣列，1個(gè)目標(biāo)，其中Nt彡2，Nr>2。
[0028] 如圖2所示，第ij個(gè)雙基地對(duì)的幾何關(guān)系和信號(hào)環(huán)境，第i個(gè)發(fā)射機(jī)的位置和速度 分別記為d1和七，i = 1，…，N t，第j個(gè)接收機(jī)陣列的位置和速度分別記為r 和F，j = 1，…， Nr，而目標(biāo)的位置和速度分別記為t和i，其中^、^、^、^都是時(shí)間的函數(shù)廣般情況 下，發(fā)射機(jī)和接收機(jī)、目標(biāo)都是運(yùn)動(dòng)的。第i個(gè)發(fā)射機(jī)到第j個(gè)接收機(jī)的距離為 切〇 = |卜;|。類似地，< (/) = |t -心||和祀⑴=|r^卜 離和目標(biāo)到第j個(gè)接收機(jī)的距離。第j個(gè)接收天線是有W個(gè)陣元的陣列，」V/k2，l<j$Nr， 第n個(gè)陣元的位置為匕=r/+W，其中是參考陣元的位置，S,(是第n個(gè)陣元 相對(duì)參考陣元的指向偏移矢量，而5丨=0 ;接收天線陣列的陣元數(shù)都相同，g卩=；Vp，j = 1，…，Nr。第j個(gè)接收機(jī)的第n個(gè)陣元到位置x的單位指向矢量為kh；)，即
。在 遠(yuǎn)場(chǎng)，對(duì)于給定的X，，即從陣列陣元到遠(yuǎn)場(chǎng)某一位置的單位指向矢量 近似相等。
[0029] 如圖3所示，多發(fā)多收幾何架構(gòu)下分布式無源雷達(dá)系統(tǒng)中，所有無源接收機(jī)均采用 陣列天線，通過波束形成的方法形成目標(biāo)監(jiān)視通道，從而實(shí)現(xiàn)目標(biāo)回波信號(hào)的接收。
[0030] 第i個(gè)輻射源發(fā)射信號(hào)表示為
[0031] ，/'(/) = "'(/),'./e[o,r] (1)
[0032] 其中，表示載頻，T表示信號(hào)持續(xù)時(shí)間，表示第i個(gè)發(fā)射機(jī)對(duì)應(yīng)的信號(hào)，uKt) 為對(duì)應(yīng)的復(fù)包絡(luò)，頻域表示為1^( ? )，帶寬為，且當(dāng)| ? | SjtB1時(shí)，UU ? )~0， {/?(/):/_ = 1.…在頻域沒有重疊。
[0033] 信號(hào)沿著目標(biāo)路徑通道傳播到第j個(gè)接收機(jī)，第j個(gè)接收機(jī)陣列的第n個(gè)陣元接收 到的信號(hào)g 是來自所有在接收機(jī)帶內(nèi)目標(biāo)回波與接收機(jī)噪聲之和，即
[0034] .V,； (/) = (/)?'(? - r；；" (〇) + ?! (〇 (2) /=1
[0035] 其中，< ⑷為目標(biāo)路徑通道的幅度系數(shù)，P為與第i j個(gè)雙基地對(duì)對(duì)應(yīng)目標(biāo)的復(fù) 雙基地反射系數(shù)，⑷為目標(biāo)路徑通道的傳播時(shí)延，圮⑷是功率譜密度為 疔（《) = 乂，|?- < | 的廣義平穩(wěn)高斯白噪聲，帶寬為Bj，載頻為<。通道系數(shù)⑷ 考慮了發(fā)射、傳播以及目標(biāo)路徑通道的影響，定義為
，其中^ 為第i個(gè)發(fā)射機(jī)指向X的有效輻射功率，f =r/./；:為第i個(gè)發(fā)射機(jī)發(fā)射信號(hào)的波長(zhǎng)，C為光速， /2冗。在[0，T ]內(nèi)，被⑷、i?;'⑷和祀(〇都不會(huì)有顯著變化，則af全< ⑴匕。信號(hào) <(〖；)經(jīng)下變頻和頻域信道化處理后，提取每個(gè)發(fā)射信號(hào)的復(fù)基帶信號(hào)。記第i個(gè)通道的復(fù)基 帶信號(hào)為 <，利用式(1)和(2)，第j個(gè)接收機(jī)的第n個(gè)陣元接收到的信號(hào)表示為
[0036] s；； (?) = ?,/a；,e，(e，"〇；r；；"(，t)M , (/ - r；；" (〇) + ?;； (?) (3)
[0037] 其中，03為第j個(gè)接收機(jī)下變頻處理時(shí)本振的未知相位，表明接收機(jī)陣列間是非相 參的。
[0038] 如圖4所示，本發(fā)明提供一種無直達(dá)波條件下實(shí)現(xiàn)分布式無源雷達(dá)目標(biāo)檢測(cè)方法 的實(shí)施流程圖，【具體實(shí)施方式】包括以下子步驟：
[0039] A1.構(gòu)建多發(fā)多收幾何架構(gòu)下目標(biāo)運(yùn)動(dòng)時(shí)，分布式無源雷達(dá)系統(tǒng)中第i個(gè)輻射源發(fā) 射的信號(hào)經(jīng)目標(biāo)反射后被第j個(gè)接收機(jī)陣列的第n陣元接收到并經(jīng)基帶處理后的目標(biāo)回波 信號(hào)分量#,&；)，具體過程如下：
[0040] 4 (/) = (t - rf,, (?)) (4)
[0041] 進(jìn)一步表示為
(5)
[0043]式中（a)為幅度尺度因子，（b)為未知本振相位，（c)為第n個(gè)陣元接收目標(biāo)回波信 號(hào)相對(duì)參考陣元的相位差，（d)參考載頻相位因子，（e)時(shí)延后復(fù)基帶信號(hào)，（f)多普勒頻率 因子，而 < 為從第i個(gè)發(fā)射機(jī)到目標(biāo)到第j個(gè)接收機(jī)的雙基地時(shí)間延遲，即
(6)
[0045] 劣〇：}為第n個(gè)陣元接收目標(biāo)回波信號(hào)相對(duì)參考陣元的相位差，即
[0046] 巧(，)蘭-?'(〇 二 (7)：
[0047] 為目標(biāo)的雙基地多普勒頻移
(8)
[0049] 因此，第i個(gè)輻射源發(fā)射的信號(hào)經(jīng)目標(biāo)反射后被第j個(gè)接收機(jī)陣列的第n陣元接收 到，并經(jīng)基帶處理后的目標(biāo)回波信號(hào)分量構(gòu)建為
[0050] sl；n(t) = r：，e'3：Ut}u,(t-T,/)e ，H'1 (9)
[0051 ] 其中，rf是第ij個(gè)雙基地對(duì)對(duì)應(yīng)的目標(biāo)路徑通道系數(shù)：
[0052] A2.對(duì)第ij個(gè)雙基地對(duì)中，第j個(gè)接收機(jī)的第n個(gè)陣元接收到的由目標(biāo)回波和接收 機(jī)噪聲的和組成的信號(hào)進(jìn)行量化采樣，采用時(shí)延多普勒算子表示其離散形式，并給出 波束形成后的目標(biāo)回波信號(hào)<，具體過程如下：
[0053] 以/) =1/7； =F的采樣頻率進(jìn)行量化采樣，則二彳，得離散信號(hào)形式為
[0054] < [/]二（,;[/] + ":〈[/],/ = 0,…，1 (10)
[0055] 其中，￡ =^/)」為總采樣點(diǎn)數(shù)，目標(biāo)回波感的量化形式為
[0056] [/] = [l - ei ]eJV?，J = L-\ (11)
[0057] 其中，.vf =r?f///分別為每個(gè)樣本的歸一化多普勒頻率，單位為弧度， 《卜4乂1 = </」，分別為每個(gè)樣本的歸一化時(shí)延。記[*〖1=€[/]，[€>4[/1，1=0，-丄 1-1。噪聲采樣序列<[丨]~以(0,(12)，〇 2 =關(guān)1為平均噪聲功率，五|<卞](<[/])1=〇^_,^,1，^^ 為Kronecker符號(hào)。i € C￡'xl 為發(fā)射波形，第1個(gè)元素為卜'1, = 〃'（0 ?= 〃' J =()，…，￡ -1。
[0058] 定義Df? C1氣Dl(x) =diag( [ej(°U1)x，…，ej(L-1)x])，其中diag(x)中對(duì)角 線元素xeCf，是LXL的方陣，因此[diag(x)] n,n=[x]n。最后，令WieC^為酉離散傅里葉 變換矩陣，其第(m，n)個(gè)元素為
(12)
[0060]其中，m = 0,…，L_1，n = 0,…，L-1 ?，則
[0061] C = rfem)Dr (tf )(wfDf (-2^f/Z/)Wr )uJ (13)
[0062] 引入時(shí)延多普勒算子，定義為= D￡,㈦，由于 +{七），M (Q今=!)(-4-U)，因此時(shí)延多普勒算子及(4# 為酉算子，即Z^(〇)Z)(〇)=Ifi，其中&是1^1/的單位矩陣。
[0063] 因此，目標(biāo)回波信號(hào)分量的離散形式為
[0064] 4? =rfej3l!it)D((Iluf)ui (14)
[0065] 第j個(gè)接收機(jī)陣列第n陣元接收到信號(hào)的離散形式為
[0066] 別)D( 0)u;. + nf (15)
[0067] 其中，< ~ GV(〇z, ?夂\是長(zhǎng)度為L(zhǎng)1的零矢量。通過波束形成而獲得的目標(biāo)回 波信號(hào)<為
[0068] sf =幺[bf]:sf (16): n=l
[0069] bf為目標(biāo)監(jiān)視通道的波束形成器。
[0070] A3.利用分布式無源雷達(dá)系統(tǒng)中Nr個(gè)接收機(jī)陣列接收到的與Nt個(gè)非合作雷達(dá)輻射 源對(duì)應(yīng)的所有目標(biāo)回波信號(hào)采樣，構(gòu)造回波信號(hào)矩陣s，具體過程如下：
[0071] 記af =a"'(t)eCA〃xl表示在t方向的空間指向矢量a"⑴=Z⑷Z⑴乂及⑴ 7， 則第j個(gè)接收機(jī)陣列所有個(gè)陣元接收到的與第i個(gè)輻射源對(duì)應(yīng)的信號(hào)矢量 sg =⑷1'…⑷7 r化啊為
[0072] f .j = \,.'Nnj = l.、Nr (17)
[0073] 其中，，nf - 0f,)，方差為〇2，矩陣Mf = <(a:f ?巧卜 _?表示Kronecker積，時(shí)延多普勒算子為W=Dt",'，p,v)
[0074] 因此，所有Nr個(gè)接收機(jī)陣列收到的與第i個(gè)輻射源對(duì)應(yīng)的采樣s 1為 s;= (sn)r,---,(sw')r e€5z><1，而與所有Nt個(gè)非合作輻射源和Nr個(gè)接收機(jī)陣列對(duì)應(yīng)的所有采 樣組成的矩陣為
[0075] s= (8丫，."，(8~廣 reCWxl (18)
[0076] 即s為與所有Nt個(gè)非合作輻射源對(duì)應(yīng)的s1組成的矩陣。
[0077] B1.引入待檢測(cè)目標(biāo)的位置矢量和速度矢量，作為目標(biāo)檢測(cè)單元，利用回波信號(hào)矩 陣s構(gòu)建二元備擇假設(shè)檢驗(yàn)，具體過程如下：
[0078] 令待檢測(cè)目標(biāo)的位置和速度對(duì)應(yīng)在(P，P)單元，即檢測(cè)單元，其中p，|j分別表示目 標(biāo)的位置和速度。構(gòu)建二元備擇假設(shè)檢驗(yàn)，BP
[0079] A : S9 = My + n"; K : s" = n3 (19)
[0080] 其中，1 = 1，"，隊(duì)，」=1，"，心，1^=<(3〇1)；：)￡15￡'3卜￥?(1： ；￥，1表 示在P方向的空間指向矢量= e胃(R)…而#為目標(biāo)位置為P時(shí)對(duì)應(yīng)目 標(biāo)路徑通道的系數(shù)，/)|為目標(biāo)狀態(tài)為對(duì)應(yīng)的時(shí)延多普勒算子。
[0081 ] B2.利用已構(gòu)建的假設(shè)檢驗(yàn)，推導(dǎo)其廣義對(duì)數(shù)似然比，得到分布式無源雷達(dá)目標(biāo)檢 測(cè)的集中式檢測(cè)統(tǒng)計(jì)量U，具體過程如下；
[0082] 由于接收機(jī)噪聲與發(fā)射機(jī)通道無關(guān)，所以在邱假設(shè)下的條件概率密度Pl(s| YP， u)為 Nr
[0083] A (su) = npi (s' \fP^u') (20)
[0084] 其中，
，而在和假設(shè)下的條件概 率密度PQ(S)為
(」）
[0086]其中，發(fā)射信號(hào)U和通道系數(shù)yP是確定性的未知參量。因此，M是復(fù)合假設(shè)，因?yàn)?pi(s| yP，u)是以發(fā)射信號(hào)U和通道系數(shù)參數(shù)的。因此，將在似然比檢驗(yàn)中的未知參數(shù) 用其最大似然估計(jì)替換即可得到廣義似然比。令li( y p，u| s) = logpi(s I y p，U)，lo(s) = log P〇(s)，則廣義對(duì)數(shù)似然比為
(22)
[0088]其中，k由分布式無源雷達(dá)系統(tǒng)的虛警概率決定。分別推導(dǎo)得到|s)和l〇 (s)的解析式后，得到集中式目標(biāo)檢測(cè)統(tǒng)計(jì)量|%為
(2^)
[0090] 其中，M ?)為矩陣參量的最大特征值，eCA^為Gram矩陣，（?）H 表示厄米特轉(zhuǎn)置，而奶=[^，…,0>(0￡>^ :，§丨是時(shí)延多普勒補(bǔ)償后的目標(biāo)回波信號(hào)sf， 即時(shí)延和多普勒頻移補(bǔ)償后的監(jiān)視通道目標(biāo)回波信號(hào)。由于矩陣的元素 = 是由監(jiān)視通道的目標(biāo)回波信號(hào)的內(nèi)積構(gòu)成，所以|ss能夠用于接收不到直 達(dá)波或者直達(dá)波參考信噪比非常低的情況下的目標(biāo)檢測(cè)。
[0091] B3.根據(jù)實(shí)際分布式無源雷達(dá)系統(tǒng)中所有目標(biāo)回波信號(hào)的采樣，計(jì)算出目標(biāo)檢測(cè) 統(tǒng)計(jì)量U，通過比較檢測(cè)統(tǒng)計(jì)量U與門限k的大小，然后判定目標(biāo)是否存在，完成目標(biāo)檢 測(cè)，具體過程如下：
[0092]利用分布式無源雷達(dá)系統(tǒng)中Nr個(gè)接收機(jī)陣列對(duì)應(yīng)Nt個(gè)非合作雷達(dá)輻射源的所有采 樣構(gòu)造回波信號(hào)矩陣，計(jì)算目標(biāo)檢測(cè)統(tǒng)計(jì)量Iss，當(dāng)Iss多K時(shí)，則判斷目標(biāo)存在，且目標(biāo)位置 和速度狀態(tài)為而當(dāng)lss<K時(shí)，則判斷目標(biāo)不存在。
[0093]如圖5所示，本發(fā)明實(shí)施例的計(jì)算機(jī)仿真結(jié)果示意圖，圖中BRng等值線表示雙基地 距離等值線，BDop等值線表示雙基地多普勒等值線，目標(biāo)出現(xiàn)在真實(shí)目標(biāo)位置附近，同時(shí)還 實(shí)現(xiàn)了對(duì)目標(biāo)的定位。在仿真環(huán)境背景中，兩個(gè)發(fā)射機(jī)的位置分別為diitO.SJlkm和d 2 = [-0.5，-4]1〇11，三個(gè)接收機(jī)的位置分別為1'1 = [-4,2]，1'2 = [-4,0.5]和1'3 = [-4，-2.5]1〇11，目 標(biāo)在七=[4,0]1〇11，目標(biāo)運(yùn)動(dòng)速度為丨=[/,1，/1.] = [_375.375]111/8。發(fā)射機(jī)信號(hào)載頻分別為 8.0GHz和8.1GHz，全向輻射功率均為= 50 W 均勻線性陣列由6個(gè)陣元組成，所有接收機(jī) 天線都是陣元間隔為1.875cm的均勻線性陣列，指向+px方向，各陣元的波瓣圖為G/G；) = l。 復(fù)基帶信號(hào)<采樣率乜=5001^，積累時(shí)間為1 = 21]18,〇^=2、0019\10-14'^，111 = 61口{_]_91}， 0; eRixl是相互獨(dú)立的隨機(jī)相位矢量，在[0,2jt]間服從均勾分布，L = fsT=1000,目標(biāo)截面 積為1 OdBsm。接收機(jī)間沒有相位同步，目標(biāo)回波的平均信噪比為SNRavg = -15dB。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種無直達(dá)波條件下分布式無源雷達(dá)目標(biāo)檢測(cè)的方法，其特征在于，包括以下步驟： (1) 建立多發(fā)多收幾何架構(gòu)下目標(biāo)回波信號(hào)分量的實(shí)施步驟，具體包括如下子步驟： Al.構(gòu)建目標(biāo)運(yùn)動(dòng)時(shí)，分布式無源雷達(dá)系統(tǒng)中第i個(gè)輻射源發(fā)射的信號(hào)經(jīng)目標(biāo)反射后被 第j個(gè)接收機(jī)陣列的第η陣元接收到并經(jīng)基帶處理后的目標(biāo)回波信號(hào)分量 Α2.對(duì)第ij個(gè)雙基地對(duì)中，第j個(gè)接收機(jī)的第η個(gè)陣元接收到的由目標(biāo)回波和接收機(jī)噪 聲組成的信號(hào)私?進(jìn)行量化采樣，采用時(shí)延多普勒算子表示其離散形式，并給出波束形成 后的目標(biāo)回波信號(hào)sf ; A3.利用分布式無源雷達(dá)系統(tǒng)中Nr個(gè)接收機(jī)陣列接收到的與Nt個(gè)非合作雷達(dá)輻射源對(duì) 應(yīng)的所有目標(biāo)回波信號(hào)采樣，構(gòu)造回波信號(hào)矩陣s; (2) 構(gòu)建無直達(dá)波條件下分布式無源雷達(dá)集中式目標(biāo)檢測(cè)統(tǒng)計(jì)量并開展目標(biāo)檢測(cè)的實(shí) 施步驟，具體包括如下子步驟： Bl.利用目標(biāo)回波信號(hào)矩陣s構(gòu)建二元備擇假設(shè)檢驗(yàn)； Β2.利用已構(gòu)建的假設(shè)檢驗(yàn)，推導(dǎo)其廣義對(duì)數(shù)似然比，構(gòu)造無直達(dá)波條件下分布式無源 雷達(dá)目標(biāo)檢測(cè)統(tǒng)計(jì)量Iss ; Β3.根據(jù)分布式無源雷達(dá)系統(tǒng)中所有目標(biāo)回波信號(hào)的實(shí)際采樣，計(jì)算出目標(biāo)檢測(cè)統(tǒng)計(jì) 量Iss，通過比較檢測(cè)統(tǒng)計(jì)量Iss與門限IC的大小，然后判定目標(biāo)是否存在，完成目標(biāo)檢測(cè)。2. 如權(quán)利要求1所述的一種無直達(dá)波條件下分布式無源雷達(dá)目標(biāo)檢測(cè)的方法，其特征 在于，所述步驟(2)中構(gòu)造無直達(dá)波條件下分布式無源雷達(dá)目標(biāo)檢測(cè)統(tǒng)計(jì)量I ss時(shí)，引入目標(biāo) 位置矢量和速度矢量，作為開展二元備擇假設(shè)檢驗(yàn)時(shí)的目標(biāo)檢測(cè)單元。3. 如權(quán)利要求1所述的一種無直達(dá)波條件下分布式無源雷達(dá)目標(biāo)檢測(cè)的方法，其特征 在于，所述步驟(2)中無直達(dá)波條件包括根本接收不到直達(dá)波信號(hào)的情況和直達(dá)波信噪比 非常低無法估計(jì)出非合作輻射源發(fā)射信號(hào)波形的情況。
【文檔編號(hào)】G01S13/56GK105891817SQ201610410562
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年6月8日
【發(fā)明人】張財(cái)生, 唐小明, 朱洪偉, 劉明春, 李國(guó)君, 張濤, 宋洪良
【申請(qǐng)人】中國(guó)人民解放軍海軍航空工程學(xué)院