一种基于单通道被动雷达的目标探测方法及系统技术方案

一种基于单通道被动雷达的目标探测方法及系统，它属于目标探测技术领域。本发明专利技术解决了采用现有的目标探测方法时硬件负担大的问题。本发明专利技术基于keystone变换对单通道接收到的信号进行距离维的校正，将不同脉冲回波在同一距离单元上对齐；再基于重聚焦的方位维校正对单通道接收的信号进行方位维相位的校正，通过相位的补偿使不同脉冲在同一方位维度上对齐；通过对接收的信号进行距离维和方位维校正，以便于后续对反射波的积累，进而实现目标的探测任务。本发明专利技术可以应用于对目标进行探测。本发明专利技术可以应用于对目标进行探测。本发明专利技术可以应用于对目标进行探测。

【技术实现步骤摘要】
一种基于单通道被动雷达的目标探测方法及系统


[0001]本专利技术属于目标探测
，具体涉及一种基于单通道被动雷达的目标探测方法及系统。

技术介绍

[0002]21世纪是海洋的世纪，随着能源资源短缺的问题日益严重，人们渐渐地把更多的目光转到海上资源。当前，随着全球导航卫星系统日趋成熟，卫星反射信号技术研究也逐渐深入，在完成远程遥感探测，如溢油检测，海面测高等的同时，也为空中目标探测及地面成像提供了新的无源探测方法。全球导航卫星系统发射信号遥感技术就是利用导航卫星发射的L波段微波信号，接收机搭载在陆地、空中飞行器、低轨小卫星等平台，通过处理接收到的地表、海洋表面、空间运动目标反射后的信号实现目标特征的反演和度量，进而实现目标的检测。
[0003]虽然现有方法在目标探测方面已经取得了一定的成就，但是现有方法是采用双通道接收机接收目标的反射信号，因此，现有方法对硬件的要求较高，硬件负担较大。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是为解决采用现有的目标探测方法时硬件负担大的问题，而提出了一种基于单通道被动雷达的目标探测方法及系统。
[0005]本专利技术为解决上述技术问题所采取的技术方案是：
[0006]基于本专利技术的一个方面，一种基于单通道被动雷达的目标探测方法，所述方法具体包括以下步骤：
[0007]步骤一、将直达波接收天线与反射波接收天线通过合路器连接到同一采集通道，并将采集到的信号进行距离压缩，获得距离压缩后的信号；
[0008]对距离压缩后的信号进行中心对准与聚焦，再将中心对准与聚焦后的信号进行IFFT，获得IFFT后的信号；
[0009]步骤二、以直达波信号为基准，对步骤一获得的IFFT后的信号进行距离维校正，获得距离维校正后的信号；
[0010]步骤三、对距离维校正后的信号进行预处理，获得预处理后的信号；再对预处理后的信号进行方位维FFT，获得方位维FFT后的信号；
[0011]并对方位维FFT后的信号进行方位维校正，获得方位维校正后的信号；
[0012]步骤四、方位维校正后的信号随着时间积累增加，从积累的信号中分离出反射波信号，再基于分离出的反射波信号进行目标探测。
[0013]基于本专利技术的另一个方面，一种基于单通道被动雷达的目标探测系统，用于执行一种基于单通道被动雷达的目标探测方法。
[0014]本专利技术的有益效果是：
[0015]本专利技术基于keystone变换的距离维校正是对单通道接收到的信号进行距离维的
校正，实质上是对慢时间维度进行尺度变换，将不同脉冲回波在同一距离单元上对齐；基于重聚焦的方位维校正是对单通道接收的信号进行方位维相位的校正，通过相位的补偿使不同脉冲在同一方位维度上对齐；由于卫星运动直达波和反射波信号的多普勒和时延在不断变化，通过对接收信号进行距离维和方位维校正，以便于后续对反射波的积累，进而实现目标的探测任务，通过单通道接收信号降低了对接收机硬件的要求。
[0016]本专利技术方法可实现对舰船目标进行快速识别，避免由于卫星与目标运动对单通道雷达产生的影响，符合实际需求，实施方便。
附图说明
[0017]图1是本专利技术方法的流程图；
[0018]图2是基于keystone的距离维校正方法的流程图；
[0019]图3是基于重聚焦的方位维校正方法的流程图；
[0020]图4是未校正距离单元的距离压缩结果图；
[0021]图5是经过keystone变换之后的距离压缩结果图；
[0022]图6是图4的局部放大图；
[0023]图7是图5的局部放大图；
[0024]图8是单通道数据处理结果图；
[0025]图9是单通道数据积累0.05s结果图；
[0026]图10是单通道数据积累0.2s结果图；
[0027]图11是单通道数据积累1.4s结果图；
[0028]图12是信噪比随相干积累时间变化曲线图。
具体实施方式
[0029]具体实施方式一、结合图1说明本实施方式。本实施方式所述的一种基于单通道被动雷达的目标探测方法，所述方法具体包括以下步骤：
[0030]步骤一、将直达波接收天线与反射波接收天线通过合路器连接到同一采集通道，同时接收直达波信号与反射波信号，并将采集到的信号进行距离压缩，获得距离压缩后的信号；
[0031]对距离压缩后的信号进行中心对准与聚焦，再将中心对准与聚焦后的信号进行IFFT，获得IFFT后的信号；
[0032]步骤二、以直达波信号为基准，对步骤一获得的IFFT后的信号进行距离维校正，获得距离维校正后的信号；
[0033]基于keystone变换的距离维校正采用chirp—Z算法实现，其实质上是对慢时间维度的尺度变换，该变换把原本位于不同距离单元的回波校正到同一距离单元，补偿了距离徙动。
[0034]步骤三、对距离维校正后的信号进行预处理，获得预处理后的信号；再对预处理后的信号进行方位维FFT，获得方位维FFT后的信号；
[0035]并对方位维FFT后的信号进行方位维校正，获得方位维校正后的信号；
[0036]步骤四、方位维校正后的信号随着时间积累增加，从积累的信号中分离出反射波
信号，再基于分离出的反射波信号进行目标探测。
[0037]本专利技术方法可实现舰船目标快速识别，避免由于卫星与目标运动对单通道雷达产生的影响，符合实际需求，实施方便。
[0038]不同于传统被动雷达的双通道处理，本专利技术采用单通道接收机同时接收直达波信号和反射波信号，即直达波右旋天线和反射波左旋天线通过合路器连接到接收机。由于卫星与接收机的相对运动，直达波信号和反射波信号的多普勒频率和时延在不断变化，不利于后续的反射波积累。本专利技术对直达波的距离维，方位维进行校正，使不同脉冲的直达波对齐，方位维校正后的信号随着积累时间增加，明显改善了反射信号信噪比，实现了目标探测，得到了探测结果。并基于时延和多普勒的二维相关图对目标探测结果进行展示。
[0039]具体实施方式二：结合图2说明本实施方式。本实施方式与具体实施方式一不同的是，所述步骤二中，对步骤一获得的IFFT后的信号进行距离维校正，获得距离维校正后的信号；其具体过程为：
[0040]步骤二一、将步骤一获得的IFFT后的信号变换至频域，获得频域信号Y(m,f)，m对应慢时间维度，f对应快时间维度；
[0041]对频域信号Y(m,f)进行Z变换，获得信号g(m)和h(m)，其中，对频域信号Y(m,f)进行Z变换，获得信号g(m)和h(m)，其中，A为起始采样点z0的矢量半径长度，W为螺线的伸展率；
[0042]步骤二二、将信号g(m)进行后补零，补零后变成L点序列，L＞M+N
‑
1，M为快时间采样点个数，N为慢时间采样点个数；
[0043]并将补零后的信号做FFT(快速傅立叶变换)，获得补零后信号做FFT的结果；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于单通道被动雷达的目标探测方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤：步骤一、将直达波接收天线与反射波接收天线通过合路器连接到同一采集通道，并将采集到的信号进行距离压缩，获得距离压缩后的信号；对距离压缩后的信号进行中心对准与聚焦，再将中心对准与聚焦后的信号进行IFFT，获得IFFT后的信号；步骤二、对步骤一获得的IFFT后的信号进行距离维校正，获得距离维校正后的信号；步骤三、对距离维校正后的信号进行预处理，获得预处理后的信号；再对预处理后的信号进行方位维FFT，获得方位维FFT后的信号；并对方位维FFT后的信号进行方位维校正，获得方位维校正后的信号；步骤四、方位维校正后的信号随着时间积累增加，从积累的信号中分离出反射波信号，再基于分离出的反射波信号进行目标探测。2.根据权利要求1所述的一种基于单通道被动雷达的目标探测方法，其特征在于，所述步骤二中，对步骤一获得的IFFT后的信号进行距离维校正，获得距离维校正后的信号；其具体过程为：步骤二一、将步骤一获得的IFFT后的信号变换至频域，获得频域信号Y(m,f)，m对应慢时间维度，f对应快时间维度；对频域信号Y(m,f)进行Z变换，获得信号g(m)和h(m)，其中，对频域信号Y(m,f)进行Z变换，获得信号g(m)和h(m)，其中，A为起始采样点z0的矢量半径长度，W为螺线的伸展率；步骤二二、将信号g(m)进行后补零，补零后变成L点序列，L＞M+N
‑
1，M为快时间采样点个数，N为慢时间采样点个数；并将补零后的信号做FFT，获得补零后信号做FFT的结果；步骤二三、将h(m)做FFT，获得h(m)做FFT的结果；步骤二四、将步骤二二中补零后信号做FFT的结果与步骤二三中h(m)做FFT的结果相乘，再对相乘结果做IFFT，获得相乘结果做IFFT后的结果；并取前M个方位维采样点作为权值，将相乘结果做IFFT后的结果与权值相乘，获得距离维校正后的信号。3.根据权利要求2所述的一种基于单通道被动雷达的目标探测方法，其特征在于，所述对频域信号Y(m,f)进行Z变换，获得信号g(m)和h(m)；其具体过程为：Z变换的表达式为：其中，X(z)为Z变换结果，z是复变量，沿Z平面作等分角的抽样，记第k个抽样点z
k
为：z
k
＝AW
‑
k
,k＝0,1,...,M0‑
1其中，M0为复频域点数；将z
k
带入Z变换的表达式，得到：
其中，4.根据权利要求2所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：冀振元，张云，姚成鑫，张蕾昱，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：