基于重构时间采样的空中机动目标检测与参数估计

吴仁彪 王小寒 李 海 王冬梅

①(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)

②(中国民航西南地区空中交通管理局 成都 610202)

1 引言

机载预警雷达以高空飞行的飞机为载体，具有探测距离远、覆盖范围大、机动灵活等特点。但由于它处于下视工作状态，面临着比地基雷达更复杂的地(海)杂波问题，杂波不仅分布范围广，强度大，而且呈现空时 2 维耦合分布特性，从而导致目标常淹没在强杂波背景中，检测目标能力受到严重影响。STAP是一种有效的机载预警雷达地杂波抑制手段[1,2]，但是传统的STAP方法都是假设在相干处理时间(Coherent Processing Interval,CPI)内目标回波多普勒频率恒定。当来袭目标具有很强的机动性时，其在一个CPI内目标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[3]。

当机动目标做匀加速运动时，目标回波信号为线性调频(Linear Frequency Modulation,LFM)信号[4]。近年来，基于各种时频分析工具的LFM信号的检测与参数估计方法不断出现[5-11]，包括短时Fourier变换(STFT)[5,6]，小波变换(WT)[5-7]，Wigner-Ville分布(WVD)[5,6]和分数阶Fourier变换(FRactional Fourier Transform,FRFT)[5,6,8-11]等。其中FRFT是1种广义的傅里叶变换方法，它将信号分解在分数阶傅里叶域的一组正交的chirp基上，这就给LFM信号的分析和处理带来了可能性。同时FRFT是一种1维的线性变换，在检测多个机动目标时它不会像WVD那样产生交叉项，而且它的数值计算可借助FFT快速实现，计算简单，易于实现，因此受到了广泛重视。

将FRFT与STAP相结合为空中机动目标的参数估计提供了一条可能的途径。……