基于多普勒频率相关消除的等离子体鞘套包覆目标相参积累方法技术

本发明专利技术公开了一种基于多普勒频率相关消除的等离子体鞘套包覆目标相参积累方法，雷达发射并接收等离子鞘套包覆目标的雷达回波信号，进行脉冲压缩处理并沿快时间维做FFT，得到距离频率

【技术实现步骤摘要】
基于多普勒频率相关消除的等离子体鞘套包覆目标相参积累方法


[0001]本专利技术属于电子侦察
，涉及一种基于多普勒频率相关消除的等离子体鞘套包覆目标相参积累方法，用于等离子体鞘套包覆下雷达信号的电子侦察。

技术介绍

[0002]高超声速飞行器在穿透大气层时，由于其表面和空气的剧烈摩擦使得周围气体发生电离作用，形成一层包覆在飞行器表面的等离子体，即等离子鞘套。这一鞘套内部以由电子为主的带电粒子对电磁波有吸收、反射和散射作用，电磁信号透过等离子鞘套时，其幅度、相位与频率均出现了相应的调制，这种调制在回波信号中体现为脉内多多普勒形式以及多种多普勒频率信息引起的“假目标”现象，对雷达信号的相参积累产生严重干扰，大大降低了对目标运动参数估计的准确性。因此，如何针对等离子体鞘套包覆目标产生的种种问题进行行之有效的相参积累有待研究和解决。

技术实现思路

[0003]为了解决上述问题，本专利技术提供一种基于多普勒频率相关消除的等离子体鞘套包覆目标相参积累方法，以解决等离子体鞘套包覆目标的脉内多多普勒导致雷达回波信号存在假目标现象，无法对目标运动参数进行准确估计的问题。
[0004]本专利技术所采用的技术方案是，基于多普勒频率相关消除的等离子体鞘套包覆目标相参积累方法，按照以下步骤进行：
[0005]步骤S1、雷达接收等离子鞘套包覆目标的雷达回波信号，对等离子鞘套包覆目标的雷达回波信号进行脉冲压缩处理并沿快时间维做FFT，得到距离频率
‑
慢时间域回波信号；
[0006]步骤S2、定义慢时间自相关函数，对距离频率
‑
慢时间域回波信号进行慢时间自相关，消除距离频率
‑
慢时间域信号中距离频率与多普勒频率的耦合；
[0007]步骤S3、对经过慢时间自相关后的信号依次进行变尺度Keystone变换、变尺度逆傅里叶变换和时延维的FFT，实现信号在尺度快时间、尺度多普勒频率、伪多普勒频率三个维度的能量积累；
[0008]步骤S4、检测等离子鞘套包覆目标在尺度快时间、尺度多普勒频率、伪多普勒频率组成的三维空间中的峰值所在位置，利用峰值所在位置估计等离子体鞘套包覆目标的速度与加速度，完成相参积累。
[0009]进一步的，所述步骤S1对等离子鞘套包覆目标的雷达回波信号进行脉冲压缩处理得到考虑脉内多多普勒叠加的等离子鞘套包覆目标的多周期雷达回波信号的脉冲压缩结果s
c
(t,t
m
)：
[0010][0011][0012][0013]其中，|A
i
|表示第i个散射点也即第i个雷达回波脉内多普勒对应的等离子体反射系数的幅值，ρ
m
为多周期回波脉压幅度，B为雷达调制带宽，τ为多周期时延，T
p
为雷达脉冲宽度，为不同周期内每个慢时间t
m
对应的脉内多多普勒频率，f0为雷达载频，φ(A
i
)表示等离子体反射系数的相角，exp[j2πφ(A
i
)]为等离子体反射系数的相位，R0为等离子体包覆的目标与雷达的初始距离，v1为目标真实运动速度，a为等离子体包覆的目标运动加速度，rect( )为矩形函数；
[0014]对s
c
(t,t
m
)沿快时间作FFT，得到距离频率
‑
慢时间域信号s
r
(f,t
m
)：
[0015][0016]其中，f表示快时间频率。
[0017]进一步的，所述步骤S1的具体过程为：
[0018]步骤S11、设置雷达参数，雷达参数包括：载频f0，脉冲宽度T
p
，调制带宽B，调频率k＝B/T
p
，脉冲重复周期T
r
，脉冲重复频率f
p
；目标距雷达初始距离为R0，各散射点速度为v
i
，规定v1为目标真实运动速度，其他散射点速度为等离子体鞘套引起的虚假速度，并根据各散射点速度v
i
计算各散射点对应的多普勒频率
[0019][0020]其中，c为光速；
[0021]步骤S12、基于等离子鞘套包覆目标的单周期雷达回波信号，构建考虑脉内多多普勒叠加的等离子鞘套包覆目标的单周期雷达回波信号的脉冲压缩结果s
c
(t)：
[0022]等离子鞘套包覆目标的脉内多多普勒单周期雷达回波信号s(t)为：
[0023][0024]其中，I表示雷达回波脉内多普勒数量，A
i
表示第i个散射点也即第i个雷达回波脉内多普勒对应的等离子体反射系数，rect( )为矩形函数，τ0表示回波时延，τ0＝2R0/c，R0为等离子体包覆的目标与雷达的初始距离；
[0025]考虑单个多普勒分量的等离子鞘套包覆目标的单周期雷达回波信号的脉冲压缩结果为：
[0026][0027]其中，A0表示单多普勒分量对应的等离子体反射系数，Sa( )为辛克函数，f
d
为多单多普勒分量频率；
[0028]进而，构建得到考虑脉内多多普勒叠加的等离子鞘套包覆目标的单周期雷达回波信号的脉冲压缩结果s
c
(t)：
[0029][0030][0031]其中，ρ0为单周期回波脉压幅度；
[0032]步骤S13、考虑等离子体对雷达回波信号反射系数的调制作用，根据s
c
(t)得到考虑脉内多多普勒叠加的等离子鞘套包覆目标的多周期雷达回波信号的脉冲压缩结果；
[0033]步骤S14、对考虑脉内多多普勒叠加的等离子鞘套包覆目标的多周期雷达回波信号的脉冲压缩结果沿快时间作FFT，得到距离频率
‑
慢时间域信号s
r
(f,t
m
)，f表示快时间频率。
[0034]进一步的，所述步骤S2定义的慢时间自相关函数V(f,t
m
,τ
n
)为：
[0035]V(f,t
m
,τ
n
)＝s
r
(f,t
m
+τ
n
)s
r*
(f,t
m
‑
τ
n
)；
[0036]其中，f表示快时间频率，*( )表示共轭运算；τ
n
是一个与慢时间t
m
相关联的时延量，其是脉冲重复周期T
r
的整数倍，n为整数，τ
n
即是脉冲重复周期T
r
与n的乘积；
[0037]经慢时间自相关后的信号形式为：
[0038][0039]其中，|M
i
|为计算过程中产生的常数幅值项，exp[j2πφ(M
i
)]为计算过程中产生的
常数相位项；rect( )为矩形函数，为不同周本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于多普勒频率相关消除的等离子体鞘套包覆目标相参积累方法，其特征在于，按照以下步骤进行：步骤S1、雷达接收等离子鞘套包覆目标的雷达回波信号，对等离子鞘套包覆目标的雷达回波信号进行脉冲压缩处理并沿快时间维做FFT，得到距离频率
‑
慢时间域回波信号；步骤S2、定义慢时间自相关函数，对距离频率
‑
慢时间域回波信号进行慢时间自相关，消除距离频率
‑
慢时间域信号中距离频率与多普勒频率的耦合；步骤S3、对经过慢时间自相关后的信号依次进行变尺度Keystone变换、变尺度逆傅里叶变换和时延维的FFT，实现信号在尺度快时间、尺度多普勒频率、伪多普勒频率三个维度的能量积累；步骤S4、检测等离子鞘套包覆目标在尺度快时间、尺度多普勒频率、伪多普勒频率组成的三维空间中的峰值所在位置，利用峰值所在位置估计等离子体鞘套包覆目标的速度与加速度，完成相参积累。2.根据权利要求1所述的基于多普勒频率相关消除的等离子体鞘套包覆目标相参积累方法，其特征在于，所述步骤S1对等离子鞘套包覆目标的雷达回波信号进行脉冲压缩处理得到考虑脉内多多普勒叠加的等离子鞘套包覆目标的多周期雷达回波信号的脉冲压缩结果s
c
(t,t
m
)：)：)：其中，|A
i
|表示第i个散射点也即第i个雷达回波脉内多普勒对应的等离子体反射系数的幅值，ρ
m
为多周期回波脉压幅度，B为雷达调制带宽，τ为多周期时延，T
p
为雷达脉冲宽度，为不同周期内每个慢时间t
m
对应的脉内多多普勒频率，f0为雷达载频，φ(A
i
)表示等离子体反射系数的相角，exp[j2πφ(A
i
)]为等离子体反射系数的相位，R0为等离子体包覆的目标与雷达的初始距离，v1为目标真实运动速度，a为等离子体包覆的目标运动加速度，rect()为矩形函数；对s
c
(t,t
m
)沿快时间作FFT，得到距离频率
‑
慢时间域信号s
r
(f,t
m
)：
其中，f表示快时间频率。3.根据权利要求1所述的基于多普勒频率相关消除的等离子体鞘套包覆目标相参积累方法，其特征在于，所述步骤S1的具体过程为：步骤S11、设置雷达参数，雷达参数包括：载频f0，脉冲宽度T
p
，调制带宽B，调频率k＝B/T
p
，脉冲重复周期T
r
，脉冲重复频率f
p
；目标距雷达初始距离为R0，各散射点速度为v
i
，规定v1为目标真实运动速度，其他散射点速度为等离子体鞘套引起的虚假速度，并根据各散射点速度v
i
计算各散射点对应的多普勒频率计算各散射点对应的多普勒频率其中，c为光速；步骤S12、基于等离子鞘套包覆目标的单周期雷达回波信号，构建考虑脉内多多普勒叠加的等离子鞘套包覆目标的单周期雷达回波信号的脉冲压缩结果s
c
(t)：等离子鞘套包覆目标的脉内多多普勒单周期雷达回波信号s(t)为：其中，I表示雷达回波脉内多普勒数量，A
i
表示第i个散射点也即第i个雷达回波脉内多普勒对应的等离子体反射系数，rect()为矩形函数，τ0表示回波时延，τ0＝2R0/c，R0为等离子体包覆的目标与雷达的初始距离；考虑单个多普勒分量的等离子鞘套包覆目标的单周期雷达回波信号的脉冲压缩结果为：其中，A0表示单多普勒分量对应的等离子体反射系数，Sa()为辛克函数，f
d
为多单多普勒分量频率；进而，构建得到考虑脉内多多普勒叠加的等离子鞘套包覆目标的单周期雷达回波信号的脉冲压缩结果s
c
(t)：
其中，ρ0为单周期回波脉压幅度；步骤S13、考虑等离子体对雷达回波信号反射系数的调制作用，根据s
c
(t)得到考虑脉内多多普勒叠加的等离子鞘套包覆目标的多周期雷达回波信号的脉冲压缩结果；步骤S14、对考虑脉内多多普勒叠加的等离子鞘套包覆目标的多周期雷达回波信号的脉冲压缩结果沿快时间作FFT，得到距离频率
‑
慢时间域信号s
r
(f,t
m
)，f表示快时间频率。4.根据权利要求1所述的基于多普勒频率相关消除的等离子体鞘套包覆目标相参积累方法，其特征在于，所述步骤S2定义的慢时间自相关函数V(f,t
m
,τ
n
)为：V(f,t
m
,τ
n
)＝s
r
(f,t
m
+τ
n
)s
r*
(f,t
m
‑
τ
n
)；其中，f表示快时间频率，*()表示共轭运算；τ

【专利技术属性】
技术研发人员：白博文，张廷焜，丁懿，牛戈钊，刘梦楠，洪逸清，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：