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一种基于FMCW雷达的慢速目标检测自适应滤波器*

2021-05-18宋志华陈锟山曾江源许镇

中国科学院大学学报 2021年3期
关键词:信号检测

宋志华,陈锟山,曾江源,许镇

(中国科学院空天信息创新研究院 遥感科学国家重点实验室, 北京 100094; 中国科学院大学, 北京 100049)(2019年7月25日收稿; 2019年10月9日收修改稿)

慢速目标[1-2]是指速度慢、回波信号常常淹没于强地杂波中的目标。由于回波信号本身的多普勒频率小,周围环境例如树木受风摆动产生随机多普勒分量,会造成杂波谱展宽,从而对目标检测造成不利影响。因此,对此类目标的有效探测非常重要且具有挑战性。而采用信号处理的方法对此类目标的检测不仅手段灵活,且成本较低。目前,国内外对慢速目标的检测方法主要有以下几类:基于粒子滤波的检测前跟踪(track before detect, TBD)技术的检测方法[3-4],基于变换域的检测方法,例如Radon变换[5]、Radon-分数阶Fourier变换[6]、微多普勒分析的检测方法[7-8]、多活性代理的系统检测方法[9-10]、杂声白化处理的检测方法[11]等。

基于TBD的检测方法计算量大,不利于工程实现,基于变换域的检测方法尽管计算量小和易于工程实现,但有效适用范围较窄,如田悦鑫提出的Hough方法[12]只适合一定信杂比下的小信号检测。因此,目前主流的探测雷达主要采用调频连续波(frequency-modulated continuous wave, FMCW)[13],这种体制的典型优点是可实现高精度、无距离盲区的检测,且收发系统简单、工程实现难度小、成本低。但对于慢速目标在强杂波背景下的有效检测, FMCW雷达探测仍面临以下问题[14]:1)由于不同地区的地理杂波环境不同,如何在地面强杂波环境例如树木,建筑物干扰下,有效抑制杂波,突出目标?2)对不同雷达和目标参数响应,如何实现目标检测性能的有效评估和验证?……

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