一种针对高速机动目标的相参积累方法及相参积累系统技术方案

本发明专利技术属于雷达信号处理技术领域，具体地说，涉及一种针对高速机动目标的相参积累方法，该方法包括：雷达接收机接收目标回波信号，对目标回波信号进行脉冲压缩处理，得到脉冲压缩后的回波信号，对脉冲压缩后的回波信号做快速傅里叶变换，得到距离频率信号；对距离频率信号在距离频率域进行二阶Keystone变换，得到二阶Keystone变换后信号；基于二阶Keystone变换后信号，构造对称自相关函数和变尺度傅立叶变换，构造第一补偿函数，继而进行快速逆傅里叶变换和吕变换，得到目标的径向初始速度和初始加速度，构建第二补偿函数，继而进行快速逆傅里叶变换和快速傅里叶变换，进行相参积累；对目标的相参积累结果进行目标检测。对目标的相参积累结果进行目标检测。对目标的相参积累结果进行目标检测。

【技术实现步骤摘要】
一种针对高速机动目标的相参积累方法及相参积累系统


[0001]本专利技术属于雷达信号处理和雷达机动目标检测
，具体地说，涉及一种针对高速机动目标的相参积累方法及相参积累系统。

技术介绍

[0002]在现代雷达技术发展中，对于高速机动目标的检测一直都是一个难点问题，这一类目标往往会导致雷达回波微弱，信噪比降低，从而降低雷达检测性能。为了提高检测概率，在不改变雷达硬件参数的情况下，延长雷达的照射时间无疑是一种简单而有效的方法，然后在长时间相参积累过程中，会使各个回波脉冲的包络无法对其造成主瓣的展宽和积累峰值的下降，并使目标积累的能量在多普勒域中发生扩散，从而引起距离徙动和多普勒扩散。为了解决上述问题，许稼等(参加文献[1]：J.Xu,J.Yu,Y.N.Peng,X.G.Xia,“Radon
‑
Fourier Transform for Radar Target Detection,I:Generalized Doppler Filter Bank,”IEEE Trans.Aerosp.Electron.Syst.47(2011)1186
–
1202.)提出了基于Radon傅立叶变换的相参积累算法。该方法通过距离和速度联合搜索来消除线性距离走动的影响，但是，由于需要进行二维参数搜索，计算量大和计算复杂度高是该算法在工程应用中的一大限制。
[0003]李小龙等(参见文献[2]：X.L.Li,G.L.Cui,L.J.Kong,W.Yi,“Fast Non
‑
Searching Method for Maneuvering Target Detection and Motion Parameters Estimation,”IEEE Trans.Signal Process.64(2016)2232
–
2244.)提出了基于相邻自相关函数和吕变换的方法来解决距离徙动和多普勒扩散，但是，由于相邻自相关函数的运用导致该方法抗噪性能较低。
[0004]另外，现有的方法无法在积累目标能量的同时估计出高速机动目标运动参数，且需要进行参数搜索，不便于雷达信号实时处理，不利于工程实现；还不能对矫正距离徙动和多普勒扩散，无法有效的提升雷达回波信噪比，从而降低了雷达对目标的检测性能。

技术实现思路

[0005]为解决现有技术存在的上述缺陷，本专利技术提出了一种针对高速机动目标的相参积累方法，具体涉及一种便捷的、计算复杂度较低的长时间相参积累方法，该方法包括：
[0006]雷达采用线性调频信号作为发射信号，雷达接收机接收目标回波信号，对目标回波信号进行脉冲压缩处理，得到脉冲压缩后的回波信号，以快时间t为变量，对脉冲压缩后的回波信号做快速傅里叶变换，得到距离频率信号；
[0007]对距离频率信号在距离频率域进行二阶Keystone变换，得到二阶Keystone变换后信号；
[0008]基于二阶Keystone变换后信号，构造对称自相关函数和变尺度傅立叶变换，估计目标的初始径向距离，并基于该估计目标的初始径向距离，构造第一补偿函数，继而进行快速逆傅里叶变换和吕变换，得到目标的径向初始速度和初始加速度，基于上述结果，构建第
二补偿函数，继而进行快速逆傅里叶变换和快速傅里叶变换，进行相参积累，得到目标的相参积累结果；
[0009]对目标的相参积累结果进行目标检测。
[0010]作为上述技术方案的改进之一，所述雷达采用线性调频信号作为发射信号，雷达接收机接收目标回波信号，对目标回波信号进行下变频和脉冲压缩处理，得到脉冲压缩后的回波信号，以快时间t为变量，对脉冲压缩后的回波信号做快速傅里叶变换，得到距离频率信号；其具体实现过程为：
[0011]假设雷达发射机发射线性调频信号s
tr
，并将其作为发射信号s
tr
(t)：
[0012][0013]其中，表示矩形窗函数；其中，
[0014][0015]其中，t表示快时间，T
p
表示脉冲宽度；
[0016]exp[
·
]表示以自然对数e为底的指数函数；表示虚数；f
c
和γ分别表示发射信号的载频和调频率；
[0017]目标与雷达在t
m
的瞬时距离为r(t
m
)：
[0018][0019]其中，t
m
＝nT(n＝1,2,
…
,N)是慢时间，N为发射脉冲数，T是脉冲重复间隔；r0为目标的径向初始距离；v0为目标的径向初始速度；a0为目标的径向初始加速度；
[0020]对接收机所接收到的目标回波信号进行下变频，得到下变频后的回波信号s
re
(t,t
m
)：
[0021][0022]其中，A0为接收的目标回波信号的信号幅度，λ是发射电磁波的波长，λ＝c/f
c
；c为光速；
[0023]对下变频后的回波信号s
re
(t,t
m
)进行脉冲压缩，得到脉冲压缩后的回波信号s(t,t
m
)，并以快时间t为变量，对脉冲压缩后的回波信号s(t,t
m
)做快速傅里叶变换，得到距离频率信号S(f,t
m
)：
[0024][0025]其中，A1是脉冲压缩后的回波信号的幅度；B表示发射脉冲的脉冲宽度；f表示距离频率，v
r
是目标的不模糊速度，v
r
＝v0‑
n
k
v
am
；v
am
是目标的模糊速度，v
am
＝λ/2T；n
k
是目标速度的模糊整数。
[0026]作为上述技术方案的改进之一，所述对脉冲压缩后的回波信号在距离频率域进行二阶Keystone变换，得到二阶Keystone变换后信号；其具体过程为：
[0027]对距离频率信号S(f,t
m
)中的慢时间t
m
进行变量代换：
[0028][0029]其中，t
n
为变量代换后新的慢时间变量；
[0030]得到二阶Keystone变换后信号S(f,t
n
)：
[0031][0032]其中，v
e
为二阶Keystone变换后对应的速度变量，
[0033]作为上述技术方案的改进之一，所述基于二阶Keystone变换后信号，构造对称自相关函数和变尺度傅立叶变换，估计目标的初始径向距离，并基于该估计目标的初始径向距离，构造第一补偿函数，继而进行快速逆傅里叶变换和吕变换，得到目标的径向初始速度和初始加速度，基于上述结果，构建第二补偿函数，继而进行快速逆傅里叶变换和快速傅里叶变换，进行相参积累，得到目标的相参积累结果；其具体过程为：
[0034]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种针对高速机动目标的相参积累方法，该方法包括：雷达采用线性调频信号作为发射信号，雷达接收机接收目标回波信号，对目标回波信号进行脉冲压缩处理，得到脉冲压缩后的回波信号，以快时间t为变量，对脉冲压缩后的回波信号做快速傅里叶变换，得到距离频率信号；对距离频率信号在距离频率域进行二阶Keystone变换，得到二阶Keystone变换后信号；基于二阶Keystone变换后信号，构造对称自相关函数和变尺度傅立叶变换，估计目标的初始径向距离，并基于该估计目标的初始径向距离，构造第一补偿函数，继而进行快速逆傅里叶变换和吕变换，得到目标的径向初始速度和初始加速度，基于上述结果，构建第二补偿函数，继而进行快速逆傅里叶变换和快速傅里叶变换，进行相参积累，得到目标的相参积累结果；对目标的相参积累结果进行目标检测。2.根据权利要求1所述的针对高速机动目标的相参积累方法，其特征在于，所述雷达采用线性调频信号作为发射信号，雷达接收机接收目标回波信号，对目标回波信号进行下变频和脉冲压缩处理，得到脉冲压缩后的回波信号，以快时间t为变量，对脉冲压缩后的回波信号做快速傅里叶变换，得到距离频率信号；其具体实现过程为：假设雷达发射机发射线性调频信号s
tr
，并将其作为发射信号s
tr
(t)：其中，表示矩形窗函数；其中，其中，t表示快时间，T
p
表示脉冲宽度；exp[
·
]表示以自然对数e为底的指数函数；表示虚数；f
c
和γ分别表示发射信号的载频和调频率；目标与雷达在t
m
的瞬时距离为r(t
m
)：其中，t
m
＝nT(n＝1,2,
···
,N)是慢时间，N为发射脉冲数，T是脉冲重复间隔；r0为目标的径向初始距离；v0为目标的径向初始速度；a0为目标的径向初始加速度；对接收机所接收到的目标回波信号进行下变频，得到下变频后的回波信号s
re
(t,t
m
)：
其中，A0为接收的目标回波信号的信号幅度，λ是发射电磁波的波长，λ＝c/f
c
；c为光速；对下变频后的回波信号s
re
(t,t
m
)进行脉冲压缩，得到脉冲压缩后的回波信号s(t,t
m
)，并以快时间t为变量，对脉冲压缩后的回波信号s(t,t
m
)做快速傅里叶变换，得到距离频率信号S(f,t
m
)：其中，A1是脉冲压缩后的回波信号的幅度；B表示发射脉冲的脉冲宽度；f表示距离频率，v
r
是目标的不模糊速度，v
r
＝v0‑
n
k
v
am
；v
am
是目标的模糊速度，v
am
＝λ/2T；n
k
是目标速度的模糊整数。3.根据权利要求1所述的针对高速机动目标的相参积累方法，其特征在于，所述对脉冲压缩后的回波信号在距离频率域进行二阶Keystone变换，得到二阶Keystone变换后信号；其具体过程为：对距离频率信号S(f,t
m
)中的慢时间t
m
进行变量代换：其中，t
n
为变量代换后新的慢时间变量；f
c
为发射信号的载频；f为距离频率；得到二阶Keystone变换后信号S(f,t
n
)：其中，v
e
为二阶Keystone变换后对应的速度变量，v
am
是目标的模糊速度，v
am
＝λ/2T；n
k
是目标速度的模糊整数；v
r
为目标的不模糊速度。4.根据权利要求1所述的针对高速机动目标的相参积累方法，其特征在于，所述基于二阶Keystone变换后信号，构造对称自相关函数和变尺度傅立叶变换，估计目标的初始径向距离，并基于该估计目标的初始径向距离，构造第一补偿函数，继而进行快速逆傅里叶变换和吕变换，得到目标的径向初始速度和初始加速度，基于上述结果，构建第二补偿函数，继
而进行快速逆傅里叶变换和快速傅里叶变换，进行相参积累，得到目标的相参积累结果；其具体过程为：基于二阶Keystone变换后信号S(f,t
n
)，构造对称自相关函数Q(f,f
n
,t
n
)：其中，f为距离频率；f
n
为与距离频率f相关的偏移频率；v
e
为二阶Keystone变换后对应的速度变量；S(f+f
n
,t
n
)为S(f,t
n
)偏移f
n
后的信号；S
*
(f
‑
f
n
,t
n
)为S(f,t
n
)偏移f
n
后的复共轭信号；r0为目标的径向初始距离；c为光速；在距离频率f上的目标能量通过直接相加得到积累，得...

【专利技术属性】
技术研发人员：秘运鹏，张云华，杨杰芳，石晓进，李东，
申请(专利权)人：中国科学院国家空间科学中心，
类型：发明
国别省市：