《电子技术应用》
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基于微动滑窗的敏捷长时混合积累方法研究
电子技术应用 11期
吴巍,薛冰,刘丹丹
(海军工程大学 兵器工程学院,湖北 武汉 430032)
摘要: 针对杂波背景下末制导雷达微弱目标检测问题,提出一种基于微动滑窗的敏捷长时混合积累方法。长时相参积累是一种有效的微弱目标检测方法,但是此类方法需要大量的参数搜索,不适用于弹载末制导雷达实时性的问题,将长时间相参积累分为短时MTD处理和长时PRT变换的非相参积累处理,解决现有长时间相参积累计算量大的问题。针对制导系统的数据率要求,进一步提出利用微动滑窗完成数据的边积累边输出,满足末制导雷达输出数据率的需求。仿真和实际数据验证证明了方法的可行性和优越性。
中图分类号:TJ761.1+4;V246
文献标志码:A
DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.234381
引用格式: 吴巍,薛冰,刘丹丹. 基于微动滑窗的敏捷长时混合积累方法研究[J]. 电子技术应用,2023,49(11):1-8.
Research on agile long term hybrid accumulation method based on micro moving sliding window
Wu Wei,Xue Bing,Liu Dandan
(School of Weapon Engineering, Naval University of Engineering, Wuhan 431032,China)
Abstract: An agile long-term hybrid accumulation method based on micro sliding window is proposed for detecting weak targets in terminal guidance radar under clutter background. Long term coherent accumulation is an effective method for detecting weak targets, but this type of method requires a large amount of parameter search and is not suitable for the real-time performance of missile borne terminal guidance radar. Long term coherent accumulation is divided into short-term MTD processing and long-term PRT transformation non coherent accumulation processing to solve the problem of large computational complexity in existing long term coherent accumulation. In response to the data rate requirements of guidance systems, furthermore, it is proposed to use a micro sliding window to achieve edge accumulation and output of data, meeting the demand for output data rate of terminal guidance radar. Simulation and actual data verify the feasibility and superiority of the method.
Key words : weak target detection;long term accumulation;mixed accumulation

【引言】

导弹能对敌方的舰艇产生很强的威胁,有着极高的杀伤能力,几枚导弹就可能使敌舰艇失去战斗能力或沉没。高超声速反舰导弹对海上舰艇目标的杀伤能力更为优越,突防能力和毁伤能力也更为显著,但是导弹准确命中目标是毁伤目标的前提。而在反舰导弹末段攻击的时候,末制导雷达会受到各种因素的干扰,其中海杂波干扰带来的目标低可观测问题给末制导雷达准确发现和稳定跟踪带来了挑战。脉冲积累是抑制杂波的有效方法,利用杂波的随机性与目标的确知性,通过长时间脉冲积累可以有效提高信杂比,从而抑制杂波。但现有长时间积累方法在末制导雷达应用背景下还存在适应性问题。

长时间相参积累是近年来雷达探测低可观测目标的研究热点[1-2],目前长时相参积累研究的应用背景主要是地基预警雷达探测高速微弱目标,主要针对目标高速运动导致的跨距离门走动和(/或)跨多普勒速度门走动问题[3],通过建立一定的模型来进行位移补偿和相位补偿,实现能量的聚焦积累。相关的方法主要有:Keystone变换[4-5]和Radon-Fourier变换[6]等位移补偿方法,分数阶傅里叶变换(FrFT)[7]、S变换[8]等相位补偿方法,还有距离、多普勒联合补偿的方法,例如Chirp-Fourier Transform变换[9-10]、Radon-fractional Fourier变换[11]、Radon-linear canonical变换[12]、Radon-Lv′s distribution变换[13]、广义Radon-Fourier变换(GRFT)[14]、自适应Radon-Fourier变换[15]、Radon-S变换[16]等。作者在前期的研究中针对邻近空间高超声速机动目标检测提出了一种Polynomial Radon-Polynomial Fourier 变换[17]的长时相参积累方法,该工作2018年发表于IEEE Trans. on AES,为本文的研究提供必要的基础。目前针对高速、高机动目标的长时间相参积累主要应用背景是对空预警探测,主要考虑目标高速情况下等离子体鞘套引起的RCS衰减,通过长时间相参积累实现雷达“黑障”情况下的检测,研究重点在于高速、高机动带来的跨距离门走动和跨多普勒门走动上,对海杂波抑制方面考虑较少。海军航空大学的研究团队通过对雷达回波信号进行分数阶傅里叶变换[18-19],通过岸基雷达对海凝视探测,利用海杂波的微多普勒特性对海尖峰下的弱目标进行检测。

上述这些方法和理论极大地丰富了雷达长时间相参积累理论,但是几乎所有的方法都需要在参数空间进行步进搜索,寻找使得能量最大化的参数或路径,因此,计算量比较大。现有的长时间相参积累理论应用到高数据率要求的弹载末制导雷达中时,如何提高算法敏捷性是需要进一步研究和解决的关键问题。目前在弹载雷达应用背景下的长时间相参积累研究并不多见,据查阅的文献可知,相关研究所近年来在雷达导引头相参积累和运动补偿方面做了一些研究,西安电子工程研究所针对导弹高速运动带来的距离走动和多普勒扩展问题,提出了基于惯导信息的运动补偿方法[20]。北京遥感设备研究所研究了使用惯导数据与多普勒谱宽测量加速度相结合的长时间相参积累方法[21]。但是这些研究没有积累时间还比较短,没有充分利用长时间积累。

由上可见,现有长时相参积累研究主要以地基雷达为应用背景展开,由于地基预警雷达数据率要求不高,因此,这些研究只考虑了相参积累的长时性,没有考虑实时性,还不能适应高超声速弹载雷达实时性的需要。本文提出和研究一种微动滑窗的敏捷长时混合积累方法,解决脉冲积累长时性和实时性的矛盾,以适应末制导雷达抑制海杂波的需求。


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【作者信息】

吴巍,薛冰,刘丹丹

(海军工程大学 兵器工程学院,湖北 武汉 430032)


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