一種用于高速高機(jī)動(dòng)目標(biāo)的相參積累檢測(cè)方法
【專利摘要】本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種用于高速高機(jī)動(dòng)目標(biāo)的相參積累檢測(cè)方法，首先利用Keystone變換來補(bǔ)償目標(biāo)在一個(gè)距離單元內(nèi)的距離走動(dòng)，再通過遍歷搜索得到目標(biāo)的速度倍數(shù)來補(bǔ)償目標(biāo)在個(gè)距離單元上的距離走動(dòng)，從而完成對(duì)目標(biāo)距離走動(dòng)的校正，使得補(bǔ)償了距離走動(dòng)的目標(biāo)回波包絡(luò)峰值能夠在一個(gè)距離單元內(nèi)。之后，本發(fā)明再利用二維遍歷搜索估計(jì)出目標(biāo)的徑向加速度和加速度變化率，并補(bǔ)償消除掉目標(biāo)的多普勒走動(dòng)，使得回波的相位呈線性變化，最后通過FFT實(shí)現(xiàn)了目標(biāo)能量的有效積累。
【專利說明】一種用于高速高機(jī)動(dòng)目標(biāo)的相參積累檢測(cè)方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于雷達(dá)信號(hào)領(lǐng)域，涉及目標(biāo)檢測(cè)方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，尤其是高速目標(biāo)的不斷發(fā)展，越來越多的高速機(jī)動(dòng)目標(biāo)出現(xiàn)在雷達(dá)信號(hào)檢測(cè)領(lǐng)域。如臨近空間高超速飛行器，其飛行速度可高達(dá)25馬赫，而且可做變加速度運(yùn)動(dòng)，機(jī)動(dòng)性極強(qiáng)，另一方面隱身技術(shù)的日益成熟，使得臨近空間飛行器雷達(dá)反射截面積急劇減少，導(dǎo)致雷達(dá)回波很微弱，降低了雷達(dá)的檢測(cè)性能。
[0003]長(zhǎng)時(shí)間相參積累利用目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)特性與多普勒信息，可以有效的提高目標(biāo)信號(hào)能量和雷達(dá)的檢測(cè)性能。長(zhǎng)時(shí)間相參積累的關(guān)鍵就在于對(duì)目標(biāo)回波能量的有效疊加。但是目標(biāo)的高速度和很強(qiáng)的機(jī)動(dòng)性會(huì)使得目標(biāo)回波包絡(luò)峰值出現(xiàn)在不同給的距離單元內(nèi)，稱為距離走動(dòng)效應(yīng)；另一方面在長(zhǎng)時(shí)間相參積累時(shí)，目標(biāo)的加速度會(huì)引起回波相位變化，目標(biāo)的多普勒頻率將跨越多個(gè)多普勒單元，稱為多普勒走動(dòng)效應(yīng)，使得目標(biāo)能量在頻域分散。距離走動(dòng)和多普勒走動(dòng)都會(huì)使得傳統(tǒng)的基于距離單元的目標(biāo)檢測(cè)方法失效。
[0004]現(xiàn)有的研究文獻(xiàn)中，針對(duì)距離走動(dòng)和多普勒走動(dòng)下的目標(biāo)相參積累檢測(cè)的方法，可以分為兩類:第一類考慮的是勻速目標(biāo)，典型代表是Keystone變換法。然而，目標(biāo)的高速度會(huì)使得目標(biāo)發(fā)生多普勒模糊，使得傳統(tǒng)keystone變換失效,另一方面,傳統(tǒng)Keystone變換只能處理發(fā)生距離走動(dòng)的目標(biāo)，當(dāng)目標(biāo)發(fā)生多普勒走動(dòng)時(shí)，傳統(tǒng)Keystone變換也不再適用。
[0005]第二類考慮的勻加速目標(biāo)，主要有Keystone-最小熵方法，尺度變換-分?jǐn)?shù)階傅里葉變換方法。然而，現(xiàn)實(shí)當(dāng)中往往存在大量的高機(jī)動(dòng)目標(biāo)，如巡航導(dǎo)彈、臨近空間飛行器、旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的飛行器等，這類目標(biāo)除了速度與加速度外，還存在加加速度，也就是目標(biāo)做的是變加速運(yùn)動(dòng)。加加速度的存在使得目標(biāo)的回波相位表現(xiàn)為三階多項(xiàng)式，此時(shí)，前面提到的針對(duì)勻速或者勻加速目標(biāo)的參數(shù)估計(jì)方法都不再適用。目前，還沒有針對(duì)變加速運(yùn)動(dòng)的高速高機(jī)動(dòng)目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)估計(jì)方法。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種能消除距離走動(dòng)以及多普勒走動(dòng)的，適用高速機(jī)動(dòng)目標(biāo)的雷達(dá)檢測(cè)方法。
[0007]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采用技術(shù)方案是，一種用于高速高機(jī)動(dòng)目標(biāo)的相參積累檢測(cè)方法，包括以下步驟:
[0008]1、一種用于高速高機(jī)動(dòng)目標(biāo)的相參積累檢測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0009]步驟I)距離單元內(nèi)的距離走動(dòng)校正:
[0010]1-1)對(duì)雷達(dá)接收機(jī)接收到的脈沖回波信號(hào)以快時(shí)間為變量做快速傅里葉變換FFT到距離頻率域，得到回波距離維的頻域數(shù)據(jù)；
[0011]1-2)將距離維的頻率域數(shù)據(jù)沿距離維做頻域脈沖壓縮，并對(duì)該脈沖壓縮后的數(shù)據(jù)中進(jìn)行Keystone變換；
[0012]步驟2)距離單元間的距離走動(dòng)校正:
[0013]2-1)設(shè)定速度倍數(shù)η的搜索范圍[nmin，nmax]，其中最小速度倍數(shù)nmin到最大速度
nmax共N個(gè)，速度倍數(shù)η均為正整數(shù)

【權(quán)利要求】
1.一種用于高速高機(jī)動(dòng)目標(biāo)的相參積累檢測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟I)距離單元內(nèi)的距離走動(dòng)校正: 1-1)對(duì)雷達(dá)接收機(jī)接收到的脈沖回波信號(hào)以快時(shí)間為變量做快速傅里葉變換FFT到距離頻率域，得到回波距離維的頻域數(shù)據(jù)； 1-2)將距離維的頻率域數(shù)據(jù)沿距離維做頻域脈沖壓縮，并對(duì)該脈沖壓縮后的數(shù)據(jù)中進(jìn)行Keystone變換； 步驟2)距離單元間的距離走動(dòng)校正: 2-1)設(shè)定速度倍數(shù)η的搜索范圍[nmin，nmax]，其中最小速度倍數(shù)nmin到最大速度nmax共N個(gè)，速度倍數(shù)η均為正整數(shù)，用N個(gè)對(duì)速度倍數(shù)分別對(duì)Keystone變換后的回波數(shù)據(jù)進(jìn)行速度補(bǔ)償； 2-2)將速度補(bǔ)償后的回波數(shù)據(jù)沿距離維作傅里葉逆變換IFFT，并對(duì)IFFT后的N組回波數(shù)據(jù)沿慢時(shí)間維進(jìn)行非相參積累，得到N組非相參積累結(jié)果； 2-3)在N組非相參積累結(jié)果中取積累峰值最大的結(jié)果對(duì)應(yīng)的速度倍數(shù)為目標(biāo)速度倍數(shù)的估計(jì)值，記為" 2-4)利用目標(biāo)速度倍數(shù)的估計(jì)值％—對(duì)Keystone變換后的回波數(shù)據(jù)進(jìn)行速度補(bǔ)償，再將補(bǔ)償后的回波數(shù)據(jù)通過IFFT到距離時(shí)域，得到回波距離維的時(shí)域數(shù)據(jù)； 步驟3)多普勒走動(dòng)校正: 3-1)設(shè)定加速度與加速度變化率組合的搜索范圍進(jìn)行二維搜素，在搜索范圍內(nèi)遍歷每一個(gè)加速度與加速度變化率組合對(duì)回波距離維的時(shí)域數(shù)據(jù)進(jìn)行慢時(shí)間維二次項(xiàng)和三次項(xiàng)的速度補(bǔ)償，得到對(duì)應(yīng)的速度補(bǔ)償后的回波數(shù)據(jù)； 3-2)將利用各補(bǔ)償加速度與加速度變化率組合補(bǔ)償后的各回波數(shù)據(jù)分別沿慢時(shí)間維進(jìn)行相參積累，將在所有相參積累結(jié)果中取積累峰值最大的結(jié)果對(duì)應(yīng)的加速度與加速度變化率組合為估計(jì)的目標(biāo)的加速度毛與加速度變化率冬； 3-4)利用估計(jì)得到的目標(biāo)加速度的估計(jì)值〃和加速度變化率的估計(jì)值毛對(duì)回波距離維的時(shí)域數(shù)據(jù)進(jìn)行慢時(shí)間維二次項(xiàng)和三次項(xiàng)的補(bǔ)償，得到完成全部補(bǔ)償?shù)幕夭〝?shù)據(jù)； 步驟4)對(duì)完成全部補(bǔ)償?shù)幕夭〝?shù)據(jù)沿慢時(shí)間維進(jìn)行相參積累，相參積累結(jié)果中的峰值與預(yù)設(shè)門限比較，如大于則認(rèn)為目標(biāo)存在高速高機(jī)動(dòng)目標(biāo)，否則認(rèn)為沒有目標(biāo)。
2.如權(quán)利要求1所述一種用于高速高機(jī)動(dòng)目標(biāo)的相參積累檢測(cè)方法，其特征在于，n _ mm j=t I M — max.—λ/ρ— Xfp ’ Vnlin表示目標(biāo)速度的最小值，Vnlax表示目標(biāo)速度的最大值，λ表示雷達(dá)發(fā)射波的波長(zhǎng)，fp表示發(fā)射脈沖的頻率。
3.如權(quán)利要求1所述一種用于高速高機(jī)動(dòng)目標(biāo)的相參積累檢測(cè)方法，其特征在于，對(duì)該脈沖壓縮后的數(shù)據(jù)中進(jìn)行Keystone變換的具體方法是:^，tm為脈沖壓縮后的數(shù)據(jù)中的慢時(shí)間變量，τ m為變換后的時(shí)間變量。
4.如權(quán)利要求1所述一種用于高速高機(jī)動(dòng)目標(biāo)的相參積累檢測(cè)方法，其特征在于，用速度倍數(shù)對(duì)Keystone變換后的回波數(shù)據(jù)進(jìn)行速度補(bǔ)償?shù)姆椒ㄈ缦?
其中，z' (f, Tni)為Keystone變換后的回波數(shù)據(jù)，η表示用于補(bǔ)償?shù)乃俣缺稊?shù)，<(/，&)為用速度倍數(shù)η進(jìn)行補(bǔ)償后的結(jié)果，fp表示發(fā)射脈沖的頻率，J = 表示單位虛數(shù)，f。表示雷達(dá)載波頻率，τ m為Keystone變換后的時(shí)間變量，exp表示以自然對(duì)數(shù)e為底指數(shù)函數(shù)。
5.如權(quán)利要求1所述一種用于高速高機(jī)動(dòng)目標(biāo)的相參積累檢測(cè)方法，其特征在于，利用加速度和加速度變化率對(duì)回波距離維的時(shí)域數(shù)據(jù)進(jìn)行慢時(shí)間維二次項(xiàng)和三次項(xiàng)的補(bǔ)償?shù)姆椒ㄈ缦?
其中，ζ'Ρ, ,,,)為回波距離維的時(shí)域數(shù)據(jù)，a2表示用于補(bǔ)償?shù)募铀俣?，a3表示用于補(bǔ)償?shù)牡募铀俣茸兓?，為用?dāng)前加速度a2以及加速度變化率a3進(jìn)行補(bǔ)償?shù)慕Y(jié)果，入表示雷達(dá)發(fā)射波的波長(zhǎng)，J = 表示單位虛數(shù)，exp表示以自然對(duì)數(shù)e為底指數(shù)函數(shù)。
【文檔編號(hào)】G01S7/41GK104076351SQ201410307477
【公開日】2014年10月1日 申請(qǐng)日期:2014年6月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月30日
【發(fā)明者】崔國(guó)龍, 李小龍, 姜海超, 汪兵, 易偉, 孔令講, 楊益川, 董天發(fā) 申請(qǐng)人:電子科技大學(xué)