基于多普勒偏移补偿的非线性 FDA-MIMO雷达运动目标检测算法

来源：信号处理杂志 2024年第2期北京时间：

作者：丁俊淞, 张顺生, 王文钦

摘要：非线性频控阵-多输入多输出（Frequency Diverse Array-Multiple Input Multiple Output， FDA-MIMO）雷达具有非线性增加的阵元频偏 ，使得雷达的距离-角度波束图不再呈现“S”型，而聚焦为点波束，以此将发射能量聚焦到目标位置能够获得更优异的目标检测性能。不过，FDA-MIMO雷达检测运动目标时，由于发射阵元间的频偏与目标速度存在耦合，导致在慢时间维出现多普勒偏移。基于插值滤波的重采样算法能够补偿阵元频偏带来的多普勒偏移，但对于非线性FDA-MIMO雷达，由于阵元间频偏不再是线性变化，上述算法将会失效。本文提出了一种新的算法，可以利用Keystone 变换和多普勒偏移补偿的方法，来检测非线性FDA-MIMO 雷达中的运动目标。建立了非线性FDA-MIMO雷达运动目标的回波模型，指出了基于插值滤波的重采样算法存在的不足，提出了一种基于速度搜索的算法来补偿非线性FDA-MIMO雷达检测运动目标时出现的多普勒偏移。首先利用Keystone变换消除目标回波的距离徙动，然后根据阵元间频偏构造多普勒补偿函数，利用多普勒补偿函数和各阵元脉压后的回波信号构造速度搜索函数，通过设定合适的速度搜索范围对其进行搜索，当该函数取得峰值时对应的速度即为真实速度，最后利用搜索的速度补偿多普勒偏移后再做相干积累检测目标。仿真结果表明：所提算法可以准确补偿阵元间的多普勒偏移，且在非线性FDA-MIMO雷达体制下的检测性能优于基于插值滤波的重采样算法。

关键词：非线性FDA-MIMO雷达, 运动目标检测, 速度搜索, 多普勒偏移