全息雷达长时间积累目标检测关键技术研究

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全息雷达是一种应用数字阵列技术的新体制雷达,采用低增益宽波束发射,同时多波束接收,可实现时域、空域的连续覆盖。由于无需进行波束扫描,全息雷达可获取较长的积累时间和较高的多普勒分辨率,适用于强杂波、低RCS、多目标等复杂探测情形,具有较好的应用前景。本文就全息雷达长时间积累目标检测算法及工程化实现技术展开研究,主要内容如下:第二章主要阐述了全息雷达基本信号处理流程及相关理论。对全息雷达的概念及工作原理进行介绍,提出一套完整的全息雷达信号处理流程,指出长时间积累在全息雷达信号处理中的核心作用,并对几种典型的积累算法进行仿真测试与对比。第三章对全息雷达“低慢小”目标长时间积累检测进行研究。一方面,提出慢速小目标距离分段长时间积累算法。构建全息探测雷达方程,得到积累时间与探测距离的关系;再根据目标运动参数范围,得到积累时间内目标距离及多普勒变化阶数,完成探测距离段的划分;针对不同距离段,分别设计相应的积累算法。另一方面,提出低空杂波背景下的恒虚警目标检测算法。采集并分析低空杂波(地杂波、雨杂波)在积累平面内的分布和起伏特性,在此基础上实现杂波区域的动态提取和恒虚警算法的自适应选择。第四章对全息雷达高速机动目标长时间积累检测算法进行研究。首先,构建了一种“距离—速度”统一量化的马尔科夫机动目标运动模型。然后,应用此模型,结合全息雷达特点,提出基于RFT–DP–BI的混合积累检测算法。最后,对算法进行内存优化和快速实现。分别提出了基于RFT插值和基于DP关联约束的快速实现算法。本章算法在最大速度、最大加速度给定的情况下,可实现任意机动形式下的长时间积累,无需获取目标运动阶数,且允许积累过程中加速度等高阶运动参数的突变。第五章对全息雷达工程化实现关键技术进行研究。首先,在全息雷达基本架构基础上,提出一种高集成度的硬件实现方案。然后,对全息雷达实时处理模块进行设计与实现。根据全息雷达信号处理特点,设计一种基于SRIO数据交互网络的可扩展实时处理架构,并基于FPGA和DSP完成全息雷达实时信号处理。接下来,对全息雷达数据录取模块进行设计与实现,给出多类型、多通道数据并行录取方案,并针对并行录取中FPGA片内缓存的使用,设计一种资源和时序优化的PCIe DMA实现结构。最后,通过外场试验,对全息雷达样机功能进行验证。本文的研究,挖掘了全息雷达在长时间积累目标检测方面的潜力,提高了全息雷达的探测威力,推进了其在防空预警等领域的工程实用化进程。
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