《電子技術(shù)應(yīng)用》
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基于微動(dòng)滑窗的敏捷長時(shí)混合積累方法研究
電子技術(shù)應(yīng)用 11期
吳巍，薛冰，劉丹丹
（海軍工程大學(xué) 兵器工程學(xué)院，湖北 武漢 430032）
摘要： 針對(duì)雜波背景下末制導(dǎo)雷達(dá)微弱目標(biāo)檢測(cè)問題，提出一種基于微動(dòng)滑窗的敏捷長時(shí)混合積累方法。長時(shí)相參積累是一種有效的微弱目標(biāo)檢測(cè)方法，但是此類方法需要大量的參數(shù)搜索，不適用于彈載末制導(dǎo)雷達(dá)實(shí)時(shí)性的問題，將長時(shí)間相參積累分為短時(shí)MTD處理和長時(shí)PRT變換的非相參積累處理，解決現(xiàn)有長時(shí)間相參積累計(jì)算量大的問題。針對(duì)制導(dǎo)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)率要求，進(jìn)一步提出利用微動(dòng)滑窗完成數(shù)據(jù)的邊積累邊輸出，滿足末制導(dǎo)雷達(dá)輸出數(shù)據(jù)率的需求。仿真和實(shí)際數(shù)據(jù)驗(yàn)證證明了方法的可行性和優(yōu)越性。
中圖分類號(hào)：TJ761.1+4；V246
文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A
DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.234381
引用格式： 吳巍，薛冰，劉丹丹. 基于微動(dòng)滑窗的敏捷長時(shí)混合積累方法研究[J]. 電子技術(shù)應(yīng)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】

導(dǎo)彈能對(duì)敵方的艦艇產(chǎn)生很強(qiáng)的威脅，有著極高的殺傷能力，幾枚導(dǎo)彈就可能使敵艦艇失去戰(zhàn)斗能力或沉沒。高超聲速反艦導(dǎo)彈對(duì)海上艦艇目標(biāo)的殺傷能力更為優(yōu)越，突防能力和毀傷能力也更為顯著，但是導(dǎo)彈準(zhǔn)確命中目標(biāo)是毀傷目標(biāo)的前提。而在反艦導(dǎo)彈末段攻擊的時(shí)候，末制導(dǎo)雷達(dá)會(huì)受到各種因素的干擾，其中海雜波干擾帶來的目標(biāo)低可觀測(cè)問題給末制導(dǎo)雷達(dá)準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)和穩(wěn)定跟蹤帶來了挑戰(zhàn)。脈沖積累是抑制雜波的有效方法，利用雜波的隨機(jī)性與目標(biāo)的確知性，通過長時(shí)間脈沖積累可以有效提高信雜比，從而抑制雜波。但現(xiàn)有長時(shí)間積累方法在末制導(dǎo)雷達(dá)應(yīng)用背景下還存在適應(yīng)性問題。

長時(shí)間相參積累是近年來雷達(dá)探測(cè)低可觀測(cè)目標(biāo)的研究熱點(diǎn)[1-2]，目前長時(shí)相參積累研究的應(yīng)用背景主要是地基預(yù)警雷達(dá)探測(cè)高速微弱目標(biāo)，主要針對(duì)目標(biāo)高速運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致的跨距離門走動(dòng)和(/或)跨多普勒速度門走動(dòng)問題[3]，通過建立一定的模型來進(jìn)行位移補(bǔ)償和相位補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)能量的聚焦積累。相關(guān)的方法主要有：Keystone變換[4-5]和Radon-Fourier變換[6]等位移補(bǔ)償方法，分?jǐn)?shù)階傅里葉變換（FrFT）[7]、S變換[8]等相位補(bǔ)償方法，還有距離、多普勒聯(lián)合補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ鏑hirp-Fourier Transform變換[9-10]、Radon-fractional Fourier變換[11]、Radon-linear canonical變換[12]、Radon-Lv′s distribution變換[13]、廣義Radon-Fourier變換（GRFT）[14]、自適應(yīng)Radon-Fourier變換[15]、Radon-S變換[16]等。作者在前期的研究中針對(duì)鄰近空間高超聲速機(jī)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)提出了一種Polynomial Radon-Polynomial Fourier 變換[17]的長時(shí)相參積累方法，該工作2018年發(fā)表于IEEE Trans. on AES，為本文的研究提供必要的基礎(chǔ)。目前針對(duì)高速、高機(jī)動(dòng)目標(biāo)的長時(shí)間相參積累主要應(yīng)用背景是對(duì)空預(yù)警探測(cè)，主要考慮目標(biāo)高速情況下等離子體鞘套引起的RCS衰減，通過長時(shí)間相參積累實(shí)現(xiàn)雷達(dá)“黑障”情況下的檢測(cè)，研究重點(diǎn)在于高速、高機(jī)動(dòng)帶來的跨距離門走動(dòng)和跨多普勒門走動(dòng)上，對(duì)海雜波抑制方面考慮較少。海軍航空大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)通過對(duì)雷達(dá)回波信號(hào)進(jìn)行分?jǐn)?shù)階傅里葉變換[18-19]，通過岸基雷達(dá)對(duì)海凝視探測(cè)，利用海雜波的微多普勒特性對(duì)海尖峰下的弱目標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)。

上述這些方法和理論極大地豐富了雷達(dá)長時(shí)間相參積累理論，但是幾乎所有的方法都需要在參數(shù)空間進(jìn)行步進(jìn)搜索，尋找使得能量最大化的參數(shù)或路徑，因此，計(jì)算量比較大?，F(xiàn)有的長時(shí)間相參積累理論應(yīng)用到高數(shù)據(jù)率要求的彈載末制導(dǎo)雷達(dá)中時(shí)，如何提高算法敏捷性是需要進(jìn)一步研究和解決的關(guān)鍵問題。目前在彈載雷達(dá)應(yīng)用背景下的長時(shí)間相參積累研究并不多見，據(jù)查閱的文獻(xiàn)可知，相關(guān)研究所近年來在雷達(dá)導(dǎo)引頭相參積累和運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償方面做了一些研究，西安電子工程研究所針對(duì)導(dǎo)彈高速運(yùn)動(dòng)帶來的距離走動(dòng)和多普勒擴(kuò)展問題，提出了基于慣導(dǎo)信息的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償方法[20]。北京遙感設(shè)備研究所研究了使用慣導(dǎo)數(shù)據(jù)與多普勒譜寬測(cè)量加速度相結(jié)合的長時(shí)間相參積累方法[21]。但是這些研究沒有積累時(shí)間還比較短，沒有充分利用長時(shí)間積累。

由上可見，現(xiàn)有長時(shí)相參積累研究主要以地基雷達(dá)為應(yīng)用背景展開，由于地基預(yù)警雷達(dá)數(shù)據(jù)率要求不高，因此，這些研究只考慮了相參積累的長時(shí)性，沒有考慮實(shí)時(shí)性，還不能適應(yīng)高超聲速彈載雷達(dá)實(shí)時(shí)性的需要。本文提出和研究一種微動(dòng)滑窗的敏捷長時(shí)混合積累方法，解決脈沖積累長時(shí)性和實(shí)時(shí)性的矛盾，以適應(yīng)末制導(dǎo)雷達(dá)抑制海雜波的需求。


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【作者信息】

吳巍，薛冰，劉丹丹

（海軍工程大學(xué) 兵器工程學(xué)院，湖北 武漢 430032）


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