高速目标长时间相参积累信号处理
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1.4.4 现有研究存在的问题

国内外研究机构和众多学者已经在雷达运动目标相参积累信号处理技术方面进行了深入研究,在距离走动校正和多普勒走动补偿方面取得了诸多成果。但在高速目标长时间相参积累信号处理技术方面,仍处于研究起步阶段,存在的主要问题如下。

(1)当多个目标的散射强度差异较大时,长时间相参积累后,散射强度大的目标积累结果会对散射强度小的目标形成“遮挡”,导致难以实现散射强度更小目标的信号积累与检测。如何在各目标散射回波强度存在较大差异的情况下,同时获得多个目标的回波信号积累,成为一个待解决的问题。

(2)目标回波信号的起始时间与终止时间未知时如何获得回波信号的有效积累。雷达探测时,特别是战场对抗环境下,目标往往突然出现、骤然离开。其进入和离开雷达探测区域的时间往往未知,致使目标回波信号的起始时间与终止时间未知,导致现有基于目标回波信号起始时间、终止时间已知的长时间相参积累方法的性能急剧恶化。所以,必须研究相应的方法来实现起始时间、终止时间高速未知情况下高速目标回波信号能量的相参积累。

(3)如何实现多模态运动高速目标回波信号的长时间相参积累信号处理。高速目标以跳跃飞行、大拐角等方式在空间穿梭时,探测时间内将具有多个运动模态,难以用单一运动模型准确表征。现有长时间相参积累方法是针对单模态运动高速目标,无法实现目标多个模态间回波信号能量的有效积累。针对目标的模态变换特性,设计匹配的回波信号积累方法,成为一个待解决的问题。

(4)采用大时宽带宽积发射信号能够有效地提高发射信号功率和雷达分辨率,有利于提升目标探测性能。然而,在大时宽带宽积下,超高速目标的回波信号将发生变尺度效应,导致传统的相参积累方法失效。如何实现超高速目标大时宽带宽积雷达回波信号的长时间相参积累信号处理,成为一个待解决的问题。

(5)如何实现多帧联合处理的长时间相参积累信号处理。为了进一步提升雷达的探测威力,不仅需要完成回波信号的帧内各脉冲积累,还需要通过回波信号的帧间积累,以最大限度地改善回波SNR。因此,同时考虑帧内积累和帧间积累的多帧联合长时间相参积累信号处理是一个亟待解决的问题。

(6)高速机动目标的高阶运动分量估计问题。为了实现高速机动目标微动特征(振动、旋转、进动和章动等)的精细化估计,长时间相参积累信号处理时,还需要考虑目标的高阶运动分量(加加速度、四阶运动分量等),以实现对目标运动特征的精细化描述与估计。因此,具有高阶运动分量的高速机动目标信号积累与参数估计方法也需要进行研究。

(7)积累检测性能与计算代价之间的矛盾。参数搜索类相参积累方法能够获取良好的积累检测性能,但是计算代价很大;非参数搜索类相参积累方法虽然能够有效降低计算复杂度,但是积累检测性能会有一定损失。如何设计能够在积累检测性能与计算复杂度间取得很好折中的相参积累方法,仍然是一个值得研究的问题。

(8)低SNR下的目标积累与检测。在低SNR条件下,高速目标回波淹没在噪声中,无法实现对目标的有效积累与检测。因此,在低SNR条件下,如何充分利用信号的幅度和相位信息,在更广义的积累空间中增大目标和噪声干扰的差异强度,提高积累检测性能,也是必须解决的难点问题。