一种波束照射重叠区域信号级融合检测方法、系统及设备

本发明属于雷达目标探测，具体涉及一种波束照射重叠区域信号级融合检测方法、系统及设备。

背景技术：

1、天波超视距雷达属于高频雷达，其工作频段为3-30mhz，利用电离层对雷达发射电磁波的反射实现从上至下的目标探测。由于这种特殊的反射机制，天波雷达不会受到地球曲率的影响，可以实现超视距探测，具有早期预警的优势。

2、此外，随着天波雷达技术的发展及短波基础设施建设的日臻完善，近年来短波外辐射源雷达逐渐受到了更多的关注。外辐射源雷达是一种利用非合作照射源，如天波雷达照射源或民用调幅广播照射源进行目标检测和跟踪的雷达系统。其主要特点是无需自身发射电磁波，而仅依赖环境中已有的电磁信号进行探测。外辐射源雷达极难被敌方探测，具有极高的隐蔽性。此外，可供使用的照射源较为丰富，即使部分受到干扰，也可切换至其他照射源保证系统正常工作。使用环境中现有的信号，无需建设和维护专用的发射设施，大幅降低了探测成本。以上这些特性使得短波外辐射源雷达在安全领域尤为有价值。

3、当外辐射源雷达采用非合作天波源作为照射源时，可以同时结合外辐射源的高隐蔽性、低成本、高灵活性以及天波超视距雷达探测距离远、探测区域广泛的优势，大大提高雷达在实际应用中的价值。

4、但与此同时，外辐射源雷达系统面临着发射信号功率较小等问题，尤其当外辐射源雷达以天波传输的模式进行目标探测时，偏离发射波束中心方向越远的区域信号功率越小，势必会降低这些波束照射低功率区域的探测性能，影响外辐射源雷达系统在实际应用中发挥的作用。为了解决以上问题，现有方法通过延长波束扫描周期、增加积累时间来提高该区域的信噪比，这些研究为弱目标检测提供了重要的理论基础，但这种解决方案意味着会造成时间资源的浪费，减慢探测系统的响应速度，错过快速移动的目标，目标的高速运动还会引起定位模糊的问题。文献(基于tbd的外辐射源雷达目标检测方法)提出了检测前跟踪算法，但通常考虑的场景为目标在雷达波束覆盖内、多帧等时间间隔、雷达探测参数稳定的场景中。

5、综上所述，由于现有方法仍然存在一定的缺陷，因此提出一种新的方法以解决波束照射低功率区域的探测性能差的问题是十分必要的。

技术实现思路

1、本发明的目的是为解决波束照射低功率区域的探测性能差的问题，而提出了一种波束照射重叠区域信号级融合检测方法、系统及设备。

2、本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案是：一种波束照射重叠区域信号级融合检测方法，所述方法具体包括以下步骤：

3、步骤一、将天波源作为外辐射源雷达的照射源，再利用天波源来发射波束以对探测区域进行扫描，天波源发射前后相邻两个波束的时间间隔为δt，且前后相邻两个波束的照射区域存在重叠区间；

4、步骤二、对天波源发射的各个波束的回波分别进行预处理后，分别得到各个波束对应的adr矩阵；

5、再对得到的每个adr矩阵分别进行处理，分别得到每个adr矩阵对应的处理后矩阵；

6、步骤三、根据各个处理后的矩阵来确定波束照射的重叠区域ω，并获取重叠区域ω在各个处理后矩阵中对应的子矩阵；

7、步骤四、根据重叠区域ω在各个处理后矩阵中对应的子矩阵进行信号级融合目标检测。

8、一种波束照射重叠区域信号级融合检测系统，所述系统包括天波源、外辐射源雷达、波束回波预处理模块、adr矩阵处理模块、重叠区域处理模块和目标检测模块；其中：

9、天波源用于每隔固定时间向探测区域发射一次扫描波束，且前后相邻两个波束的照射区域存在重叠区间；

10、外辐射源雷达用于接收波束回波；

11、波束回波预处理模块用于对各个波束的回波进行预处理，得到各个波束对应的adr矩阵；

12、adr矩阵处理模块用于对得到的各个adr矩阵分别进行处理，得到每个adr矩阵对应的处理后矩阵；

13、adr矩阵处理模块的工作过程为：

14、对于任意一个adr矩阵：

15、将adr矩阵的距离轴除以pd系数，获得波束传输路径在地面投影的径向距离；

16、将多普勒频率轴除以pd系数后，再将相除的结果与波束对应的波长参数相乘，获得目标运动群速度在地面投影的径向速度；

17、将方位、地面投影径向速度以及地面投影径向距离作为处理后矩阵的三个维度；

18、重叠区域处理模块用于确定波束照射的重叠区域ω，即根据各个处理后矩阵中的地面投影径向距离和方位确定波束照射的重叠区域ω；

19、并获取重叠区域ω在各个处理后矩阵中对应的子矩阵；

20、目标检测模块用于根据获取的子矩阵进行信号级融合目标检测；

21、对于任意一个重叠区域，目标检测模块的工作过程为：

22、步骤1、建立包含方位、速度和距离的三维状态空间，将第k个波束回波的待检测信号单元状态记为sk＝[θk,dk,rk]t，其中，θk表示第k个波束回波的待检测信号单元的方位，dk表示第k个波束回波的待检测信号单元的径向速度，rk表示第k个波束回波的待检测信号单元的距离，k＝1,2,…,k，k是连续照射到重叠区域ω的波束个数；

23、步骤2、对k个波束回波的待检测信号单元状态的值函数进行迭代递推积累，得到积累结果i(sk)；

24、步骤3、将积累结果i(sk)与检测门限vdt进行比较；

25、若i(sk)≥vdt，则表示重叠区域内存在目标；

26、若i(sk)＜vdt，则表示重叠区域内不存在目标。

27、一种波束照射重叠区域信号级融合检测设备，所述设备包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条指令，所述至少一条指令由处理器加载运行所述的一种波束照射重叠区域信号级融合检测系统。

28、本发明的有益效果是：

29、本发明提出了一种波束照射重叠区域信号级融合检测方法，将多帧连续的思想应用于天波外辐射源雷达场景中，前后波束的照射区域形成重叠区域，通过在波束照射重叠区域将不同照射波束的回波进行距离校正，并在距离校正后进行信号级融合，即对不同波束进行叠加实现积累，来提高波束照射重叠区域的检测概率，解决了现有方法在波束照射低功率区域的探测性能差的问题，提高了波束照射低功率区域的探测性能。

技术特征：

1.一种波束照射重叠区域信号级融合检测方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种波束照射重叠区域信号级融合检测方法，其特征在于，所述预处理的具体过程为：

3.根据权利要求1所述的一种波束照射重叠区域信号级融合检测方法，其特征在于，所述对得到的每个adr矩阵分别进行处理，分别得到每个adr矩阵对应的处理后矩阵；具体为：

4.根据权利要求3所述的一种波束照射重叠区域信号级融合检测方法，其特征在于，所述步骤三具体为：

5.根据权利要求4所述的一种波束照射重叠区域信号级融合检测方法，其特征在于，所述步骤四的具体过程为：

6.根据权利要求5所述的一种波束照射重叠区域信号级融合检测方法，其特征在于，所述波束回波的待检测信号单元状态满足：

7.根据权利要求6所述的一种波束照射重叠区域信号级融合检测方法，其特征在于，所述步骤四二的具体过程为：

8.根据权利要求7所述的一种波束照射重叠区域信号级融合检测方法，其特征在于，所述k＝1时，初始化i(s1)＝z1(s1)，z1(s1)表示第1个波束回波的待检测信号单元状态s1的量测值。

9.一种波束照射重叠区域信号级融合检测系统，其特征在于，所述系统包括天波源、外辐射源雷达、波束回波预处理模块、adr矩阵处理模块、重叠区域处理模块和目标检测模块；其中：

10.一种波束照射重叠区域信号级融合检测设备，其特征在于，所述设备包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条指令，所述至少一条指令由处理器加载并运行权利要求9所述的一种波束照射重叠区域信号级融合检测系统。

技术总结一种波束照射重叠区域信号级融合检测方法、系统及设备，它属于雷达目标探测技术领域。本发明解决了波束照射低功率区域的探测性能差的问题。本发明将多帧连续的思想应用于天波外辐射源雷达场景中，前后波束的照射区域形成重叠区域，通过在波束照射重叠区域将不同照射波束的回波进行距离校正，并在距离校正后进行信号级融合，即对不同波束进行叠加实现积累，来提高波束照射重叠区域的检测概率，解决了现有方法在波束照射低功率区域的探测性能差的问题，提高了波束照射低功率区域的探测性能。本发明方法可以应用于目标检测领域。技术研发人员：耿钧,董海宇,郭依佳受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学技术研发日：技术公布日：2024/10/10