[发明专利]一种阴影逆合成孔径雷达无线电全息信号提取方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种阴影逆合成孔径雷达无线电全息信号提取方法，属于前向散射雷达技术领域。

背景技术

前向散射雷达（FSR）是一种特殊的双基地雷达，其双基地角接近于180°，主要用于探测在前向散射区运动的目标。不同于传统的单基地和双基地雷达，FSR工作是基于电磁波的衍射效应而不是散射效应。特殊的几何结构和工作原理，使FSR在许多方面具有特殊优势。例如，在前向散射区，目标的雷达截面积（RCS）迅速增大，通常比后向散射RCS大十几到几十dB，大大提高了雷达系统的敏感性；目标的前向散射RCS与目标的具体形状和材料无关，使得目前的隐身技术在FSR系统中失效；除此之外，FSR还具有硬件系统简单、功率低；相干积累时间长、信号相位起伏小；抗打击和隐蔽性能好等优点。

当目标在前向散射区运动时，其雷达回波称为无线电全息信号（RHS）。在阴影逆合成孔径雷达（SISAR）信号处理技术中，无论是侧影轮廓成像还是功率谱特征识别，都需要对RHS进行处理。因此，目标RHS的提取是SISAR信号处理的前提。

现有的对目标RHS的提取方法的研究大多基于仿真数据，通过信号模型直接得到目标回波，针对实测数据处理中的RHS提取方法，则较多使用正交解调或包络检波方法得到目标回波。由于低速目标的回波多普勒带宽较窄，同时为了提高分辨率，应使用较高载波，所以若使用正交解调方法，对系统的频率稳定度要求较高，难以得到理想的目标回波，并且双基地雷达的发射机和接收机之间实现频率和相位同步仍存在一定的难度，因此通常使用包络检波的方法提取基带信号；而使用包络检波的方法进行RHS提取时，一般需采用Hilbert变换的方法对信号的虚部进行重构，而针对目标RHS信号实部进行Hilbert变换之后得到的虚部并不符合真实信号的特征，因此对于目标RHS信号，不能够直接使用包络检波以及Hilbert变换的方法重构出复信号。

可见，实测数据中的RHS提取有其特定的难度，有必要提出一种方法来有效地从实测数据中提取目标RHS。

发明内容

有鉴于此，本发明提出一种基于包络检波、分段Hilbert变换和二次曲线拟合的目标无线电全息信号提取方法，用于解决FSR系统中正交解调时对频率稳定度要求较高且收发机之间难以实现频率和相位同步，以及包络检波时目标RHS的实部与虚部不满足Hilbert变换关系的问题，目的是为了从实测数据中准确提取目标的无线电全息信号，改善现有技术在目标无线电全息信号提取中的不足。

本发明方法是通过下述技术方案实现的：

设定FSR系统基线为L，工作波长为λ，载波角频率为ω₀，直达波信号幅度为U_d，直达波初始相位为初始频率为f₀；以系统基线方向为X轴，水平面上垂直于系统基线的方向为Y轴，以发射机为原点建立坐标系；目标运动速度为V，运动方向与基线夹角为目标沿基线方向的空间位置坐标为x，目标垂直于基线方向的空间位置坐标为y，目标运动速度在x方向和y方向的分量为V_x和V_y；目标从Q点穿越基线，Q点到发射机和接收机的距离分别为d_T和d_R，雷达观测时间为T_s，目标回波幅度为U_t(t)，目标回波多普勒信号频率为f_d(t)，多普勒相位为目标回波随机相位为通过发射机与接收机的位置设置使U_d＞＞U_t(t)。

一种阴影逆合成孔径雷达无线电全息信号提取方法，包括如下步骤：

步骤一，发射机的接收信号为目标回波与直达波的叠加，对上述接收信号进行包络检波，在U_d>>U_t(t)的情况下，检波结果为目标回波分量与直达波分量的叠加，具体表示如下：