本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種微弱信號(hào)檢測(cè)過(guò)程中的距離走動(dòng)校正方法，主要解決現(xiàn)有技術(shù)未考慮離散時(shí)間采樣誤差，檢測(cè)性能低的問(wèn)題。其實(shí)現(xiàn)步驟是：雷達(dá)發(fā)射一組帶寬不超過(guò)載波中心頻率1％的線性調(diào)頻脈沖信號(hào)；對(duì)回波數(shù)據(jù)進(jìn)行混頻得到基帶雷達(dá)回波信號(hào)；對(duì)基帶回波信號(hào)在快時(shí)間域做傅里葉變換；對(duì)經(jīng)過(guò)快時(shí)間域做傅里葉變換得到的信號(hào)在快時(shí)間域進(jìn)行數(shù)字脈沖壓縮，并找出離散時(shí)間誤差最小時(shí)對(duì)應(yīng)的脈沖號(hào)；以該脈沖號(hào)為對(duì)齊基準(zhǔn)，用SINC插值方法實(shí)現(xiàn)Keystone變換，并進(jìn)行多普勒模糊補(bǔ)償；在快時(shí)間域做逆傅里葉變換，并相干積累，求出目標(biāo)所在的距離單元和多普勒通道。本發(fā)明專利技術(shù)與同類方法相比，使離散時(shí)間采樣誤差的影響降到最低，能提高雷達(dá)系統(tǒng)的檢測(cè)性能。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于雷達(dá)
，具體來(lái)說(shuō)是一種用于PD雷達(dá)在微弱信號(hào)檢測(cè)過(guò)程中進(jìn)行距離走動(dòng)校正的方法。
技術(shù)介紹
微弱信號(hào)的檢測(cè)是當(dāng)前雷達(dá)
的熱點(diǎn)和難點(diǎn)問(wèn)題。利用信號(hào)處理方法來(lái)提高雷達(dá)對(duì)微弱目標(biāo)的檢測(cè)，可以通過(guò)增加觀測(cè)時(shí)間，采用相干積累的方法以加大回波能量來(lái)實(shí)現(xiàn)。但是相干積累時(shí)間的延長(zhǎng)也帶來(lái)了新的問(wèn)題長(zhǎng)時(shí)間積累期間目標(biāo)的距離走動(dòng)超過(guò)了一個(gè)距離分辨單元。目標(biāo)包絡(luò)跨距離單元走動(dòng)不僅造成目標(biāo)的距離和速度信息失真， 更使得目標(biāo)能量分散而達(dá)不到檢測(cè)門限，造成雷達(dá)作用距離縮短。為了解決這個(gè)問(wèn)題，現(xiàn)有技術(shù)主要是應(yīng)用Keystone變換方法進(jìn)行回波距離走動(dòng)的補(bǔ)償。通過(guò)keystone變換，雷達(dá)的相參積累時(shí)間不再受制于目標(biāo)距離走動(dòng)的情況，因此可以通過(guò)增加相參積累時(shí)間來(lái)提高目標(biāo)的信噪比，實(shí)現(xiàn)高增益信號(hào)處理的目的。對(duì)于Keystone變換，其具有代表性的研究成果主要有1.保錚等人在“雷達(dá)成像技術(shù)，北京電子工業(yè)出版社，2005” 一書中，提出采用尺度變換的方法，也就是DFT+IFFT算法來(lái)實(shí)現(xiàn)Keystone變換。同時(shí)還提出了采用數(shù)字信號(hào)處理領(lǐng)域的Chirp-Z變換算法來(lái)實(shí)現(xiàn)Keystone變換的思想。2.張順生等人在“基于Keystone變換的微弱目標(biāo)檢測(cè)，電子學(xué)報(bào)，2005，33 (9) 1675-1678”文章中，提出應(yīng)用SINC插值方法來(lái)實(shí)現(xiàn)Keystone變換的算法。3.高梅國(guó)等人在“基于Knab內(nèi)插核的Keystone變換，數(shù)據(jù)采集與處理，2010， 25(4) :425-429”文章中，提出通過(guò)對(duì)SINC函數(shù)進(jìn)行加窗截?cái)嗵幚淼姆椒▉?lái)實(shí)現(xiàn)Keystone 變換。然而，現(xiàn)有的Keystone變換算法實(shí)現(xiàn)距離走動(dòng)校正時(shí)，其各脈沖回波包絡(luò)都是以第一個(gè)脈沖為基準(zhǔn)對(duì)齊的。由于現(xiàn)在脈沖壓縮都是以數(shù)字方式實(shí)現(xiàn)的，因而不同時(shí)刻會(huì)存在不同的離散時(shí)間誤差，從而造成脈沖壓縮后幅度有損失。有的脈沖目標(biāo)回波前沿正好對(duì)準(zhǔn)采樣時(shí)刻，這時(shí)回波與脈沖壓縮濾波器的權(quán)值正好對(duì)齊，脈沖壓縮輸出幅度最大；有的脈沖目標(biāo)回波前沿正好落在兩個(gè)采樣時(shí)刻之間，這時(shí)回波與脈沖壓縮濾波器的權(quán)值沒(méi)有對(duì)齊，其脈沖壓縮輸出幅度會(huì)明顯降低。現(xiàn)有的Keystone變換算法均未考慮到離散時(shí)間采樣誤差的問(wèn)題，所以必然會(huì)對(duì)信號(hào)檢測(cè)性能造成一定的影響。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的主要目的在于克服已有方法的缺點(diǎn)，提出一種PD雷達(dá)在微弱信號(hào)檢測(cè)過(guò)程中的距離走動(dòng)校正方法，該方法首先找出數(shù)字脈沖壓縮過(guò)程中離散時(shí)間采樣誤差最小的脈沖，然后將該脈沖作為對(duì)齊基準(zhǔn)脈沖進(jìn)行Keystone變換，可以把離散時(shí)間采樣誤差對(duì)雷達(dá)系統(tǒng)整體檢測(cè)性能的影響降到最低，提高了雷達(dá)對(duì)微弱信號(hào)的檢測(cè)性能。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)的實(shí)現(xiàn)步驟如下(1)雷達(dá)發(fā)射一組帶寬不超過(guò)載波中心頻率的線性調(diào)頻脈沖信號(hào)；(2)雷達(dá)接收機(jī)接收雷達(dá)回波數(shù)據(jù)，并將其混頻到基帶得到基帶雷達(dá)回波信號(hào) y(tk, tm)，其中tk = t-mT為快時(shí)間，tm為慢時(shí)間，tm = mT, t為全時(shí)間，m為慢時(shí)間變量，m =0，1，L，M-l，M為發(fā)射的總脈沖數(shù)，T為脈沖重復(fù)周期；(3)將基帶雷達(dá)回波信號(hào)在快時(shí)間域進(jìn)行傅里葉變換，得到快時(shí)間頻域信號(hào)Y(f， m)，其中f為與快時(shí)間對(duì)應(yīng)的快時(shí)間頻率，然后在快時(shí)間頻域進(jìn)行離散采樣，得到離散形式的快時(shí)間頻域信號(hào)Y(l，m)，其中1為快時(shí)間頻率的采樣點(diǎn)，1 = Nf/B，N為距離單元數(shù)，B為發(fā)射的線性調(diào)頻信號(hào)帶寬；(4)對(duì)快時(shí)間頻域信號(hào)Y(l，m)進(jìn)行數(shù)字脈沖壓縮處理，得到離散形式的頻域脈沖壓縮信號(hào)S(l，m)；(5)找出上述數(shù)字脈沖壓縮過(guò)程中離散時(shí)間采樣誤差最小的脈沖，設(shè)其對(duì)應(yīng)的脈沖號(hào)為no ；(6)以nQ脈沖為對(duì)齊基準(zhǔn)，用SINC插值方法實(shí)現(xiàn)Keystone變換，得到所有脈沖回波都被校正到 脈沖所在的距離單元的信號(hào)0(1，η) 權(quán)利要求1.一種PD雷達(dá)在微弱信號(hào)檢測(cè)過(guò)程中的距離走動(dòng)校正方法，包括如下步驟(1)雷達(dá)發(fā)射一組帶寬不超過(guò)載波中心頻率的線性調(diào)頻脈沖信號(hào)；(2)雷達(dá)接收機(jī)接收雷達(dá)回波數(shù)據(jù)，并將其混頻到基帶得到基帶雷達(dá)回波信號(hào)y(tk， tm)，其中tk = t-mT為快時(shí)間，tm為慢時(shí)間，tm = mT, t為全時(shí)間，m為慢時(shí)間變量，m = 0， 1,L, M-1,M為發(fā)射的總脈沖數(shù)，T為脈沖重復(fù)周期；(3)將基帶雷達(dá)回波信號(hào)在快時(shí)間域進(jìn)行傅里葉變換，得到快時(shí)間頻域信號(hào)Y(f，m), 其中f為與快時(shí)間對(duì)應(yīng)的快時(shí)間頻率，然后在快時(shí)間頻域進(jìn)行離散采樣，得到離散形式的快時(shí)間頻域信號(hào)Y(l，m)，其中1為快時(shí)間頻率的采樣點(diǎn)，且1 = Nf/B，N為距離單元數(shù)，B為發(fā)射的線性調(diào)頻信號(hào)帶寬；(4)對(duì)快時(shí)間頻域信號(hào)Y(l，m)進(jìn)行數(shù)字脈沖壓縮處理，得到離散形式的頻域脈沖壓縮信號(hào) S(l，m)；(5)找出上述數(shù)字脈沖壓縮過(guò)程中離散時(shí)間采樣誤差最小的脈沖，設(shè)其對(duì)應(yīng)的脈沖號(hào)為n0 ；(6)以nQ脈沖為對(duì)齊基準(zhǔn)，用SINC插值方法實(shí)現(xiàn)Keystone變換，得到所有脈沖回波都被校正到％脈沖所在的距離單元的信號(hào)0(1，η)2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PD雷達(dá)在微弱信號(hào)檢測(cè)過(guò)程中的距離走動(dòng)校正方法，其特征在于，步驟( 所述的找出數(shù)字脈沖壓縮過(guò)程中離散時(shí)間采樣誤差最小的脈沖，按如下步驟進(jìn)行(5a)根據(jù)雷達(dá)在前一幀周期得到的目標(biāo)距離和速度信息，以及雷達(dá)接收站里其他傳感器得到的目標(biāo)位置和運(yùn)動(dòng)參數(shù)等信息進(jìn)行預(yù)估計(jì)，得到脈沖號(hào)no的可能取值范圍； (5b)依次將該所有可能的Iitl取值代入之后的步驟(6)、(7)和(8)進(jìn)行處理； (5c)比較步驟(8)得到的相干積累結(jié)果并找到相干積累輸出幅度最大時(shí)所使用的IV 就是所求的Iltl取值。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PD雷達(dá)在微弱信號(hào)檢測(cè)過(guò)程中的距離走動(dòng)校正方法，其特征在于，步驟(8)所述的對(duì)時(shí)域脈沖回波信號(hào)進(jìn)行相干積累，求出目標(biāo)所在的距離采樣單元和多普勒通道，是先對(duì)得到的時(shí)域脈沖回波信號(hào)進(jìn)行相干積累，再對(duì)相干積累結(jié)果采用恒虛警檢測(cè)方法獲得目標(biāo)所在的距離采樣單元和多勒通道。全文摘要本專利技術(shù)公開了一種微弱信號(hào)檢測(cè)過(guò)程中的距離走動(dòng)校正方法，主要解決現(xiàn)有技術(shù)未考慮離散時(shí)間采樣誤差，檢測(cè)性能低的問(wèn)題。其實(shí)現(xiàn)步驟是雷達(dá)發(fā)射一組帶寬不超過(guò)載波中心頻率1％的線性調(diào)頻脈沖信號(hào)；對(duì)回波數(shù)據(jù)進(jìn)行混頻得到基帶雷達(dá)回波信號(hào)；對(duì)基帶回波信號(hào)在快時(shí)間域做傅里葉變換；對(duì)經(jīng)過(guò)快時(shí)間域做傅里葉變換得到的信號(hào)在快時(shí)間域進(jìn)行數(shù)字脈沖壓縮，并找出離散時(shí)間誤差最小時(shí)對(duì)應(yīng)的脈沖號(hào)；以該脈沖號(hào)為對(duì)齊基準(zhǔn)，用SINC插值方法實(shí)現(xiàn)Keystone變換，并進(jìn)行多普勒模糊補(bǔ)償；在快時(shí)間域做逆傅里葉變換，并相干積累，求出目標(biāo)所在的距離單元和多普勒通道。本專利技術(shù)與同類方法相比，使離散時(shí)間采樣誤差的影響降到最低，能提高雷達(dá)系統(tǒng)的檢測(cè)性能。文檔編號(hào)G01S7/41GK102323575SQ20111019922公開日2012年1月18日 申請(qǐng)日期2011年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月16日專利技術(shù)者劉宏偉, 劉崢, 水鵬朗, 王娟, 趙永波 申請(qǐng)人:西安電子科技大學(xué)本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
１．一種ＰＤ雷達(dá)在微弱信號(hào)檢測(cè)過(guò)程中的距離走動(dòng)校正方法，包括如下步驟：（１）雷達(dá)發(fā)射一組帶寬不超過(guò)載波中心頻率１％的線性調(diào)頻脈沖信號(hào)；（２）雷達(dá)接收機(jī)接收雷達(dá)回波數(shù)據(jù)，并將其混頻到基帶得到基帶雷達(dá)回波信號(hào)ｙ（ｔｋ，ｔｍ），其中ｔｋ＝ｔ－ｍＴ為快時(shí)間，ｔｍ為慢時(shí)間，ｔｍ＝ｍＴ，ｔ為全時(shí)間，ｍ為慢時(shí)間變量，ｍ＝０，１，Ｌ，Ｍ－１，Ｍ為發(fā)射的總脈沖數(shù)，Ｔ為脈沖重復(fù)周期；（３）將基帶雷達(dá)回波信號(hào)在快時(shí)間域進(jìn)行傅里葉變換，得到快時(shí)間頻域信號(hào)Ｙ（ｆ，ｍ），其中ｆ為與快時(shí)間對(duì)應(yīng)的快時(shí)間頻率，然后在快時(shí)間頻域進(jìn)行離散采樣，得到離散形式的快時(shí)間頻域信號(hào)Ｙ（ｌ，ｍ），其中ｌ為快時(shí)間頻率的采樣點(diǎn)，且ｌ＝Ｎｆ／Ｂ，Ｎ為距離單元數(shù)，Ｂ為發(fā)射的線性調(diào)頻信號(hào)帶寬；（４）對(duì)快時(shí)間頻域信號(hào)Ｙ（ｌ，ｍ）進(jìn)行數(shù)字脈沖壓縮處理，得到離散形式的頻域脈沖壓縮信號(hào)Ｓ（ｌ，ｍ）；（５）找出上述數(shù)字脈沖壓縮過(guò)程中離散時(shí)間采樣誤差最小的脈沖，設(shè)其對(duì)應(yīng)的脈沖號(hào)為ｎ０；（６）以ｎ０脈沖為對(duì)齊基準(zhǔn)，用ＳＩＮＣ插值方法實(shí)現(xiàn)Ｋｅｙｓｔｏｎｅ變換，得到所有脈沖回波都被校正到ｎ０脈沖所在的距離單元的信號(hào)Ｏ（ｌ，ｎ）：（ｍａｔｈ）??（ｍｒｏｗ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）Ｏ（／ｍｉ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）（（／ｍｏ）?（ｍｉ）ｌ（／ｍｉ）?（ｍｏ），（／ｍｏ）?（ｍｉ）ｎ（／ｍｉ）?（ｍｏ））（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）＝（／ｍｏ）?（ｍｕｎｄｅｒｏｖｅｒ）?（ｍｉ）＆Ｓｉｇｍａ；（／ｍｉ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）ｍ（／ｍｉ）?（ｍｏ）＝（／ｍｏ）?（ｍｉ）ｎ（／ｍｉ）?（ｍｏ）－（／ｍｏ）?（ｍｉ）Ｐ（／ｍｉ）?（ｍｏ）／（／ｍｏ）?（ｍｎ）２（／ｍｎ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）ｎ（／ｍｉ）?（ｍｏ）＋（／ｍｏ）?（ｍｉ）Ｐ（／ｍｉ）?（ｍｏ）／（／ｍｏ）?（ｍｎ）２（／ｍｎ）?（ｍｏ）－（／ｍｏ）?（ｍｎ）１（／ｍｎ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｕｎｄｅｒｏｖｅｒ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）Ｓ（／ｍｉ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）（（／ｍｏ）?（ｍｉ）ｌ（／ｍｉ）?（ｍｏ），（／ｍｏ）?（ｍｉ）ｍ（／ｍｉ）?（ｍｏ））（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｉ）ｓｉｎ（／ｍｉ）?（ｍｉ）ｃ（／ｍｉ）?（ｍｏ）［（／ｍｏ）?（ｍｆｒａｃ）?（ｍｎ）１（／ｍｎ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｎ）１（／ｍｎ）?（ｍｏ）＋（／ｍｏ）?（ｍｉ）＆ｅｔａ；ｌ（／ｍｉ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍｆｒａｃ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）（（／ｍｏ）?（ｍｉ）ｎ（／ｍｉ）?（ｍｏ）－（／ｍｏ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）ｎ（／ｍｉ）?（ｍｎ）０（／ｍｎ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｏ））（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）（（／ｍｏ）?（ｍｉ）ｍ（／ｍｉ）?（ｍｏ）－（／ｍｏ）?（ｍｓｕｂ）?（ｍｉ）ｎ（／ｍｉ）?（ｍｎ）０（／ｍｎ）?（／ｍｓｕｂ）?（ｍｏ））（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（ｍｏ）］（／ｍｏ）?（／ｍｒｏｗ）?（／ｍａｔｈ）其中，ｎ為虛擬慢時(shí)間變量，ｎ＝（１＋ηｌ）ｍ，η為常量，η＝Ｂ／（Ｎｆｃ），Ｐ為插值點(diǎn)數(shù)，取值為大于等于１６的偶數(shù)，Ｓ（ｌ，ｍ）為頻域脈沖壓縮信號(hào)，ｓｉｎｃ為ＳＩＮＣ插值函數(shù)；（７）設(shè)多普勒模糊次數(shù)為Ｆ，通過(guò)將上述的Ｏ（ｌ，ｎ）乘以對(duì)多普勒模糊進(jìn)行補(bǔ)償，得到多普勒模糊補(bǔ)償后的脈沖回波信號(hào)，其中ｅｘｐ表示以ｅ為底的指數(shù)冪，多普勒模糊次數(shù)Ｆ的計(jì)算公式為：其中，ｒｏｕｎｄ為沿最近的整數(shù)進(jìn)行取整的函數(shù)，ａｂｓ為求模值的函數(shù)，ｖ為目標(biāo)運(yùn)動(dòng)速度矢量，設(shè)遠(yuǎn)離方向?yàn)檎妫驗(yàn)槊}沖重復(fù)頻率，ｃ為光速；（８）將上述多普勒模糊補(bǔ)償后的脈沖回波信號(hào)在快時(shí)間域做逆傅里葉變換，得到時(shí)域脈沖回波信號(hào)，并對(duì)該時(shí)域脈沖回波信號(hào)進(jìn)行相干積累，求出目標(biāo)所在的距離采樣單元和多普勒通道，完成信號(hào)檢測(cè)過(guò)程。...
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：趙永波，王娟，劉宏偉，水鵬朗，劉崢，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：西安電子科技大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：87
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