基于RELAX的空中多机动目标检测与参数估计

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1、航空学报ActaAeronauticaetAstronauticaSinicaApr．252013V01．34No．4873-881ISSN1000．6893ON11．1929／Vhttp：／／hkxb．buaa．edu．cnhkxb@buaa．edu．ca基于RELAX的空中多机动目标检测与参数估计李海*，王小寒，吴仁彪中国民航大学天津市智能信号与图像处理重点实验室，天津300300摘要：针对机载雷达空中多机动目标的检测问题，提出了一种基于RELAX算法的空中多机动目标检测与参数估计方法。该方法将重构时间采样技术与RELAX算法相结合，有效地抑制了检测过程中强信号分量对弱信号分量的影响

2、，在待测单元内存在多个目标时，能够获得很好的参数估计结果，并且在脉冲点数有限的情况下，该方法得到的参数估计精度依然很高。同时，本文还推导了空中多机动目标参数估值的克拉美罗界(CRB)，为估计结果提供了理论下限。仿真结果证明了该方法的有效性。关键词：机载雷达；机动目标检测；空时白适应处理；RELAX；重构时间采样中图分类号：V243．2；TP957文献标识码：A文章编号：1000—6893(2013)04—0873—09空时自适应处理(Space—TimeAdaptivePro—cessing，STAP)是一种有效的机载预警雷达地杂波抑制手段[1’4]。传统的STAP方法都是假设在相干处理

3、时间(CoherentProcessingInterval，CPI)内目标回波多普勒频率恒定(即目标做匀速运动)。但是当目标进行变速、转弯等机动飞行时，其在一个CPI内回波多普勒频率随时间发生变化，即发生多普勒走动，使得传统的STAP方法相参积累性能大大下降，从而导致目标检测能力下降[5]。当机动目标做匀加速运动时，目标回波信号为线性调频(LinearFrequencyModulation，LFM)信号[6]。针对机载雷达空中机动目标检测的情况，文献[77和文献[8]提出了基于重构时间采样的检测和参数估计方法。该方法将STAP技术和分数阶Fourier变换(FractionalFouri

4、erTrans—form，FRFT)[912]结合起来，能够在脉冲采样点数有限的情况下得到很好的目标参数估计结果。但是，上述方法直接推广到多目标情况时，待检测单元内的弱目标信号会受到强目标信号的影响，导致该方法只能检测到强目标信号，而不能对其他弱目标信号进行很好的检测。因此，有必要对多个空中机动目标信号的检测和参数估计做进一步研究。针对空中多个机动目标信号的检测和参数估计问题(假设多个目标均处于1个距离单元内)，本文借鉴RELAX思想[1”“]，提出了一种基于RELAX算法的空中多机动目标检测和参数估计方法。该方法能够有效地抑制检测过程中强信号分量对弱信号分量的影响，同时采用了重构时间采

5、样技术，因此在待测单元内存在多个目标时，仍然能够获得很好的参数估计结果。仿真结果证明了该方法的有效性。1数据模型和问题描述本文首先给出雷达接收到的数据形式。设机载平台上沿航向方向放置N元均匀线阵，阵元间距为d一0．5A，A为雷达发射脉冲波长，一个CPI收稿日期：2012-03-23；退修日期：2012—10·31；录用日期：2012-12—14；网络出版时间：2013-01·1517：26网络出版地址：WWW．cnki．net／kcms／detail／11．1929．V．20130115．1726．001．htmI基金项目：国家自然科学基金(61071194，61231017，60979

6、002，61079008)；中国民航大学基金(2011kyE06)*通讯作者．Tel．：022-24092451E—mail：haili@caffc．edu．CR豺用椿武

7、LiH．WangXH，WuRB．DetectionandparameterestimationofmulticomponentairmaneuveringtargetsviaRELAX．ActaAero—nauticaetAstronauticaSinica．2013，34(4)：873—88I．李海，王小寒，吴仁彪．基fRELAX的空中多机动目标检测与参数估计．航空学报，2013，34(4)：873—88t，航空学报

8、Apr．252013V01．34No．4内发射K个脉冲，z硅为第挖个阵元在第k个脉冲上对应的复采样值，则每一距离门上的接收数据可以写做一个N×K的矩阵如下：将数据矩阵x按列排成1个NK×1的列向量，可记为x—vec(X)，就形成了1个空时快拍数据。待检测单元的空时快拍可写成x—x。+x。+x。(2)式中：工。、x。和z。分别为目标、杂波和噪声。x。可表示为如下形式：Ntx。一∑6tqn(M"∞t口)(3)式中：N。为该距离单元内机动