基于脉内干涉的太赫兹宽带雷达微多普勒解模糊方法技术

本发明专利技术提供一种基于脉内干涉的太赫兹宽带雷达微多普勒解模糊方法，通过利用宽带雷达解线频调方式(Dechirp)接收信号的特征，基于脉内干涉实现了微多普勒解模糊，具有高效稳健等特点，且同时不增加系统复杂度。

Micro Doppler ambiguity resolution method for terahertz wideband radar based on intra pulse interference

The invention provides a broadband terahertz radar pulse interference based on micro Doppler defuzzification method, by dechirping method using broadband radar (Dechirp) characteristics of the received signal, pulse interference is realized based on micro Doppler ambiguity, with efficient and robust characteristics, and at the same time without increasing the system complexity.

【技术实现步骤摘要】
基于脉内干涉的太赫兹宽带雷达微多普勒解模糊方法
本专利技术涉及雷达系统设计和雷达信号处理
，具体的涉及一种基于脉内干涉的太赫兹宽带雷达微多普勒解模糊方法。
技术介绍
利用雷达手段实现目标运动特征提取是一种广泛使用的方法，具有全天时、全天候、高精度等特点，在遥感测量、军事侦察等方面具有十分重要的应用。太赫兹(Terahertz,THz)频段通常指频率在0.1THz到10THz(对应波长30μm-3mm)之间的电磁波，其频率介于毫米波与红外光之间，处于宏观电子学向微观光子学的过渡频段，在电磁波谱中占有很特殊的位置，具有与其它波段不同的特殊性质。近年来，随着太赫兹源、检测和相关器件的突破，太赫兹雷达技术发展迅速，在高分辨成像和运动精细测量方面逐渐显现出优势。微动(Micro-motion)指的是目标或目标部件除质心平动以外的振动、转动等微小运动，最早由美国海军实验室的V.C.Chen教授提出，由微动引起的多普勒频移称为微多普勒(Micro-Doppler)。自然界和生活中的微动现象十分普遍，比如人体的呼吸心跳，直升机旋翼的旋转，车辆桥梁等的振动等等，然而在实际测量中，根据采样定理，雷达信号的脉冲重复频率(pulserepetitionfrequency,PRF)限定了只有-PRF/2到PRF/2之间的频率能被直接观测到。当多普勒值位于-PRF/2到PRF/2之外时，将发生模糊。太赫兹雷达由于其较高的载频，相比常规的微波雷达，对目标微动有其敏感性，这是太赫兹雷达的优势；但是，较高的载频也使得在太赫兹频段目标微多普勒值极易超出观测范围而模糊。同时利用雷达设备对这些旋转目标进行监测有十分重要的意义。但是这些旋转目标在运动中由于机械原因或者外部作用力的原因往往会伴随着振动干扰，对这些目标的振动情况同样需要进行监测，通过对振动的监测，可以为设备运行状态和安全性提供重要的辅助信息。利用雷达手段实现目标微动参数估计已经有相当广泛的研究，然而太赫兹频段的研究还远远不足。在微波段已有学者对微多普勒模糊问题进行了研究，主要是从雷达系统设计和信号处理两个方面进行考虑。现有技术中：在系统设计方面，主要是进行多通道和多重频测量。多通道是通过将大天线分裂为几个小天线或者将几个天线分置于不同的平台来形成多通道，利用多通道数据的联合处理来实现多普勒解模糊。多重频是通过需要发射多重频(通常是2～3个)脉冲串以实现模糊性。在信号处理方面，主要是通过信号域和时频域，利用目标先验信息，采用数字图像处理领域的逆Radon变换、Hough变换等方法对模糊的时频曲线进行校正或者补偿以实现微多普勒解模糊。上述现有微多普勒解模糊方案中，多通道和多重频测量都有其固有问题，且严重增加了雷达系统的复杂度，使得系统稳定性和实用性恶化。现有信号处理的手段综合来说具有过程复杂、计算量大、普适性差等问题，难以在实际系统中广泛应用。因此，如何快速高效的实现微多普勒解模糊，充分发挥太赫兹雷达微多普勒敏感性的优势并同时实现解模糊问题仍是一个有待研究的问题，针对这一问题，当前并没有有效的手段。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于脉内干涉的太赫兹宽带雷达微多普勒解模糊方法，该专利技术解决了宽带雷达微动目标微多普勒解模糊的技术问题。本专利技术提供一种基于脉内干涉的太赫兹宽带雷达微多普勒解模糊方法，包括以下步骤：步骤S100：采用宽带雷达解线频调方式接收待监测微动目标的宽带回波信号，对所得宽带回波信号进行残余视频相位补偿，得到补偿宽带回波信号；步骤S200：逐个抽取补偿宽带回波信号中的信号，对所抽取的每个信号的频点进行频率干涉，得到多个干涉信号；步骤S300：对干涉信号进行时频分析，得到解模糊微多普勒曲线，并利用逆Radon变换方法处理解模糊微多普勒曲线，得到待监测微动目标的微动估计参数。进一步地，步骤S200中还包括对干涉信号进行累加的步骤。进一步地，累加步骤中所用干涉差频为B/2。进一步地，时频分析为采用线性时频分布中的短时傅里叶变换方法进行。进一步地，待监测微动目标为旋转目标。本专利技术的技术效果：1、本专利技术提供的基于脉内干涉的太赫兹宽带雷达微多普勒解模糊方法，通过利用宽带雷达解线频调方式(Dechirp)接收信号的特征，利用扫频周期内部若干个频点的采样信号进行干涉并累加以实现微多普勒解模糊，基于脉内干涉实现了微多普勒解模糊，具有高效稳健等特点，且同时不增加系统复杂度。从信号处理领域解决了微动目标微多普勒模糊问题，实现了微动参数估计的同时减少对雷达系统复杂度的增加。2、本专利技术提供的基于脉内干涉的太赫兹宽带雷达微多普勒解模糊方法，利用宽带雷达解线频调方式接收方式得到微动目标宽带回波信号，对回波信号进行残余视频相位(residualvideophase,PVP)补偿；然后抽取出宽带信号中两个不同频点的信号进行频率干涉，并将所有干涉信号进行累加以消除交叉项的干扰；最后对干涉后的信号进行时频分析，得到不模糊的微多普勒曲线，并利用图像处理领域中的逆Radon变换进行处理来估计待监测微动目标的微动参数。利用脉内干涉原理，将微多普勒表达式中的载频转换成了干涉的差频，急剧减小了微多普勒值，同时又保存了回波中的其它信息，有利于后续分析处理使用。3.本专利技术提供的基于脉内干涉的太赫兹宽带雷达微多普勒解模糊方法，能够快速稳定的实现微多普勒解模糊，且可应用于多目标场景，在充分发挥太赫兹频段优势的同时，解决了多普勒模糊的难题。具体请参考根据本专利技术的基于脉内干涉的太赫兹宽带雷达微多普勒解模糊方法提出的各种实施例的如下描述，将使得本专利技术的上述和其他方面显而易见。附图说明图1是本专利技术提供的基于脉内干涉的太赫兹宽带雷达微多普勒解模糊方法的流程示意图；图2是本专利技术提供的优选实施例流程示意图；图3是本专利技术提供的优选实施例中所用旋转目标结构示意图；图4是本专利技术提供的优选实施例中未经处理的角反射器回波时频分布示意图，其中a)为旋转目标在转速为40r/min时；b)为旋转目标在转速为60r/min时；图5是本专利技术提供的优选实施例中采用本专利技术提供方法处理后的角反射器回波时频分布示意图，其中a)为旋转目标在转速为40r/min时；b)为旋转目标在转速为60r/min时；图6是本专利技术提供的优选实施例中逆Radon变换之后的参数空间结果示意图，其中a)为旋转目标在转速为40r/min时；b)为旋转目标在转速为60r/min时。具体实施方式构成本申请的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。参见图1～2，本专利技术提供的基于脉内干涉的太赫兹宽带雷达微多普勒解模糊方法，包括以下步骤：步骤S100：采用宽带雷达解线频调方式接收待监测微动目标的宽带回波信号，对所得宽带回波信号进行残余视频相位补偿，得到补偿宽带回波信号；步骤S200：逐个抽取补偿宽带回波信号中的信号，对所抽取的每个信号的频点进行频率干涉，得到多个干涉信号；步骤S300：对干涉信号进行时频分析，得到解模糊微多普勒曲线，并利用逆Radon变换方法处理解模糊微多普勒曲线，得到旋转目标微动估计参数。此处所得解模糊微多普勒曲线是指不模糊的多普勒曲线。该方法可用于处理各类目标运动中产生的微动，例如旋转目标。本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于脉内干涉的太赫兹宽带雷达微多普勒解模糊方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S100：采用宽带雷达解线频调方式接收待监测微动目标的宽带回波信号，对所得宽带回波信号进行残余视频相位补偿后，得到补偿宽带回波信号；步骤S200：逐个抽取所述补偿宽带回波信号中的信号，对所抽取的每个信号的频点进行频率干涉，得到多个干涉信号；步骤S300：对所述干涉信号进行时频分析，得到解模糊微多普勒曲线，逆Radon变换方法处理所述解模糊微多普勒曲线，得到待监测微动目标的微动估计参数。

【技术特征摘要】
1.一种基于脉内干涉的太赫兹宽带雷达微多普勒解模糊方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S100：采用宽带雷达解线频调方式接收待监测微动目标的宽带回波信号，对所得宽带回波信号进行残余视频相位补偿后，得到补偿宽带回波信号；步骤S200：逐个抽取所述补偿宽带回波信号中的信号，对所抽取的每个信号的频点进行频率干涉，得到多个干涉信号；步骤S300：对所述干涉信号进行时频分析，得到解模糊微多普勒曲线，逆Radon变换方法处理所述解模糊微多普勒曲线，得到待监测微动目标的微动估计参数。2.根据权利要求1所述的基...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦玉亮，邓彬，游鹏，杨琪，王宏强，罗成高，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科学技术大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43