基於重構時間採樣的機載機動目標檢測方法
2023-07-18 12:41:16
專利名稱：基於重構時間採樣的機載機動目標檢測方法
技術領域：
本發明屬於雷達信號處理技術領域，特別是涉及一種基於重構時間採樣的機載機動目標檢測方法。
背景技術：
在現代戰爭中，掌握制空權是贏得戰爭勝利的重要保證，而機載預警雷達在其中起著舉足輕重的作用。由於這種雷達以高空飛行的飛機作為載體，對要檢測的目標，特別是低空或超低空飛行的目標，其可視距離要比地基雷達遠得多，因而大大增加了預警時間。 但相對於地基雷達來說，機載預警雷達處於下視工作狀態，其面臨著更加複雜的地(海) 雜波問題，雜波不僅分布範圍廣，強度大，而且呈現空是二維耦合分布特性，從而導致目標常淹沒在強雜波背景中，結果檢測目標能力受到嚴重影響。空時自適應處理(Space-Time Adaptive Processing, STAP)是一種有效的機載預警雷達地雜波抑制手段。然而，傳統的 STAP方法都是假設在相干處理時間(Coherent Processing Interval,CPI)內目標回波都卜勒頻率恆定，但當來襲目標具有很強的機動性時，其在一個CPI內目標回波都卜勒頻率隨時間發生變化，即發生都卜勒走動，使得傳統的STAP方法相參積累性能大大下降，從而導致目標檢測能力下降。當機動目標做勻加速運動時，目標的回波信號為線性調頻(Linear Frequency Modulation, LFM)信號。FRFT是一種廣義的傅立葉變換方法，它將信號分解在分數階傅立葉域的一組正交的chirp基上，這就給LFM信號的分析和處理帶來了可能性。同時FRFT是一種一維的線性變換，在檢測多個機動目標時它不會像Wigner-Ville變換那樣產生交叉項，而且它的數值計算可藉助FFT快速實現，計算簡單，易於實現，因此受到廣泛重視。將FRFT與STAP相結合為空中機動目標的檢測提供了一條可能的途徑。但是，在地基雷達和合成孔徑雷達(Synthetic Aperture Radar, SAR)上利用FRFT來估計機動目標參數時都需要較多的脈衝點數，否則估計精度難以滿足要求。由於這一原因，上述方法難以直接應用到機載預警雷達中，因為當雷達脈衝重複頻率一定時，較多的脈衝點數意味著CPI 加長，這會引起雜波和目標的距離走動，給後續處理帶來更大困難。
發明內容
為了解決上述問題，本發明的目的在於提供一種能夠提高參數估計精度的基於重構時間採樣的機載機動目標檢測方法。為了達到上述目的，本發明提供的基於重構時間採樣的機載機動目標檢測方法包括按順序進行的下列步驟1)對雷達接收到的總回波數據進行雜波抑制的Sl階段本階段利用子空間投影技術對雷達接收到的回波數據進行雜波抑制，然後進入下一步S2階段；2)利用空間採樣來重構時間採樣的S2階段本階段利用幹涉SAR中相位展開的思想，採用空間採樣來重構時間採樣，等效於提高了單個陣元的時間採樣點數；重構完成後進入下一步S3階段；3)對重構後的數據進行FRFT變換的S3階段本階段對S2階段重構後的數據進行FRFT變換，然後進入下一步S4階段；4)構造代價函數，估計參數結果的S4階段構造代價函數，將其最大值所對應的參數作為估計結果，至此所述的檢測過程結束。本發明提供的基於重構時間採樣的機載機動目標檢測方法是利用幹涉SAR中相位展開的思想，採用空間採樣來重構時間採樣，等效於增加了單個陣元的脈衝點數，因此可以提高參數估計精度。
圖1為本發明提供的基於重構時間採樣的機載機動目標檢測方法流程圖。圖2 (a)為4個陣元數據拼接前時頻圖。圖2(b)為4個陣元數據拼接後時頻圖。圖3為LFM信號的WVD分布及其在分數階Rmrier域上的投影圖。圖4為總回波的功率譜。圖5為雜波抑制後的功率譜。圖6為單個陣元做FRFT變換的實驗結果。圖7為每個陣元的數據做FRFT變換後進行非相干積累的實驗結果。圖8為8個陣元進行拼接後做FRFT變換的實驗結果。圖9(a)為初始速度均方根誤差隨信噪比變化曲線。圖9(b)為加速度均方根誤差隨信噪比變化曲線。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本發明提供的基於重構時間採樣的機載機動目標檢測方法進行詳細說明。圖1示出了本發明提供的基於重構時間採樣的機載機動目標檢測方法流程圖。其中的全部操作都是在以計算機為核心的機載計算機系統中完成的，操作的主體均為機載計算機系統。如圖1所示，本發明提供的基於重構時間採樣的機載機動目標檢測方法包括按順序進行的下列步驟1)對雷達接收到的總回波數據進行雜波抑制的Sl階段本階段利用子空間投影技術對雷達接收到的回波數據進行雜波抑制，然後進入下一步S2階段；2)利用空間採樣來重構時間採樣的S2階段由於機載預警雷達在一個CPI內有限的脈衝點數導致直接應用FRFT會產生估計精度較差的問題。針對此問題，本階段利用幹涉SAR中相位展開的思想，採用空間採樣來重構時間採樣，等效於提高了單個陣元的時間採樣點數；重構完成後進入下一步S3階段；3)對重構後的數據進行FRFT變換的S3階段作為Fourier變換的一種廣義形式，信號的FRFT變換能夠解釋為將信號的坐標軸在時頻平面上繞原點作逆時針旋轉，以實現對LFM信號能量的積累；本階段對S2階段重構後的數據進行FRFT變換，然後進入下一步S4階段； 4)構造代價函數，估計參數結果的S4階段構造代價函數，將其最大值所對應的參數作為估計結果，至此所述的檢測過程結束。
權利要求
1. 一種基於重構時間採樣的機載機動目標檢測方法，其特徵在於所述的基於重構時間採樣的機載機動目標檢測方法包括按順序進行的下列步驟1)對雷達接收到的總回波數據進行雜波抑制的Si階段本階段利用子空間投影技術對雷達接收到的回波數據進行雜波抑制，然後進入下一步S2階段；2)利用空間採樣來重構時間採樣的S2階段本階段利用幹涉SAR中相位展開的思想， 採用空間採樣來重構時間採樣，等效於提高了單個陣元的時間採樣點數；重構完成後進入下一步S3階段；3)對重構後的數據進行FRFT變換的S3階段本階段對S2階段重構後的數據進行FRFT 變換，然後進入下一步S4階段；4)構造代價函數，估計參數結果的S4階段構造代價函數，將其最大值所對應的參數作為估計結果，至此所述的檢測過程結束。
全文摘要
一種基於重構時間採樣的機載機動目標檢測方法。包括1)對雷達接收到的總回波數據進行雜波抑制的S1階段；2)利用空間採樣來重構時間採樣的S2階段；3)對重構後的數據進行FRFT變換的S3階段；4)構造代價函數，估計參數結果的S4階段。本發明提供的基於重構時間採樣的機載機動目標檢測方法是利用幹涉SAR中相位展開的思想，採用空間採樣來重構時間採樣，等效於增加了單個陣元的脈衝點數，因此可以提高參數估計精度。
文檔編號G01S7/41GK102435985SQ20111027436
公開日2012年5月2日 申請日期2011年9月16日 優先權日2011年9月16日
發明者吳仁彪, 李海, 王小寒 申請人:中國民航大學