空时频检测前聚焦雷达信号处理方法创新

　空时频检测前聚焦雷达信号处理方法水平的提高，对我国雷达探测追踪事业的发展具有重要的意义。为此，本文对空时频检测前聚焦雷达信号处理方法进行了分析与研究
　　一、基于长时间非相参积累的TBD技术
　　Allen等人对雷达长时间非相参积累技术方面的研究工作可谓是初创性的，是他们指出了在空变杂波环境下，雷达的目标跨距离单元脉冲积累与传统的积累模式相比，具有更加优越的性能。他们还在最大化检测概率理论的基础充分的对多目标积累路径集合高效的资源优化配置问题进行了研究，并取得了初步的发展创造成就。业内人士都明白这样一个定理，那就是雷达非相参积累能够对脉冲回拨能量进行直接的累加，并且可以在对初步相参结果进行分析处理过后对CPI之间的非相参情况进行累积。作为一种十分微弱的目标积累检测策略，长时间非相参积累检测前跟踪主要负责的是对初级处理数据进行相应的跨多普勒单元跟踪与跨距离单元跟踪，并根据跟踪得到的相关数据信息对目标的存在情况及其运行轨迹进行判断、刻画与描述。
　　现阶段，我国雷达聚焦检测系统中通过目标积累检测方法来实现长时间非相参积累的方式主要有三种，即动态规划（DP）类方法、Hough变换类方法以及在Bayes递推理论上发展而来的TBD方法[1]。一些相关学者曾经利用将图像处理方法应用到Hough变换方法中的方式来实现对目标的检测与跟踪，通过相关技术将雷达数据的“距离-时间”视图转换成直线参数平面的方式，人们能够轻松的完成ARU条件下的长时间非相参积累。由于此种方式即简便易行，又具有较高的准确性，因此在许多种体制的雷达长时间非相参积累检测工作中获得了较为普遍的应用。关于Hough变换类方法的性能，也有许多的学者进行了分析与研究，有的学者侧重于对具有大量随机脉冲干扰情况下，Hough变换类方法对长时间非相参积累检测的性能情况进行研究；而有的学者则侧重于对存有不同类型杂波情况下Hough变换类方法的长时间非相参积累检测性能进行分析。需要尤其关注的一点是，极坐标Hough变换（PHT）实现方法在目标速度变化的情况下更加适用[2]。通常来说，Hough变换类方法对直线或近于直线的运动目标具有更好的积累检测效果，然而美中不足的是，在一些情况下，此种方法会导致离散化处理模式失配与SNR阈值等系列问题的出现，影响积累检测效果的准确性。
　　而动态规划类方法在研发初期主要在图像检测领域与红外线目标检测领域应用的较为广泛，随着该技术方法的不断发展、优化与完善，近些年来，才被应用到了雷达微弱目标积累检测中来。为了实现对长时间非相参雷达目标的积累与检测，动态规划类方法主要通过对动态规划类积累算法的利用来实现。其会将多个CPI处理结果规划为多个状态，并利用各个检测目标的运动视作为状态序列的转移，并最终通过动态规划来完成对雷达检测目标的搜索及其轨迹的刻画。贝叶斯递推TBD方法将初级处理后数据作为观测变量，通过递推式滤波器估计Bayes后验概率，作为目标是否存在的判决依据。
　　综上所述，我们会发现，基于长时间非相参积累的TBD方法性能有限，不适合极低SNR微弱目标的探测[3]。
　　二、空时频检测前聚焦技术
　　空时频检测前聚焦技术是在长时间非相参积累检测技术基础上发展出来的一种全新FBD处理方法。此中FBD在空域与频域积累处理中也取得了十分广泛的应用，并发挥了巨大的效用，有效提升了空域与频域相参积累的增长。在数字阵列相控阵雷达领域中，往往为了获取更大的天线增益、提高雷达长距离的分辨率而需要进一步增加天线的长度与雷达信号的宽度。然而，这一过程会使雷达的宽带信号处于天线的阵元之间，为了解决这一问题就需要对雷达天线的相位进行补偿、对阵元之间发生的波形位移也需要进行补偿，如若不然，很可能会造成雷达天线波束的指向效果与雷达天线增益水平的下降。而为了弥补FBD处理方法的这一缺陷，研究人员通过将FBD方法在空时双维平面推广的方式，获得了一种新的空时2维处理方法。此种新型处理方法能够在在“孔径渡越”和“跨距离单元”条件下，实现对空时2维的联合相参积累。并且此种新型空时2维FBD处理方法能够实现对距离-速度-方位角的多项联合处理，从而使目标能量能够在多维度的空间中实现“聚焦”[4]。
　　在雷达探测领域，为了提高探测追踪效果，人们一直将信号宽带的高质量与对距离的高分辨率作为永恒的追求。例如，现阶段，美国的军用空间目标测量雷达型号有很多，其中代表性的宽带雷达类型有：ALCOR雷达、MMW雷达。其中ALCOR雷达主要负责对C波段的雷达信号进行探测追踪，其宽带信号频率为五百一十二MHz，其能够对53cm距离内的目标物进行分辨；而MMW雷达则主要负责对W于Ka波段的雷达信号进行探测追踪，其发射宽带频率高达2GHz，距离分辨率为14cm。
　　三、结束语
　　本文主要分两方面对空时频检测前聚焦雷达的信号处理方法进行了分析与研究，希望能够进一步提高我国空时频检测前聚焦雷达信号处理的处理能力，推动我国聚焦雷达信号空时频检测事业的发展。
　　参考文献：
　　[1]左渝，许稼，彭应宁.SAR运动目标距离多普勒域扩展混合积累检测[J].清华大学学报（自然科学版），2010（01）：145-148.
　　[2]李刚，许稼，彭应宁.基于混合积累的SAR微弱运动目标检测[J].电子学报，2007（03）：576-579.
　　[3]夏卓卿，陆军，陈伟建.凝视动目标相参积累技术研究[J].中国电子科学研究院学报，2009（05）：498-502.