[发明专利]一种基于双正交傅里叶变换的高速目标加速度估计方法

说明书

本申请公开了一种基于双正交傅里叶变换的高速目标加速度估计方法，首先将接收到的回波信号后首先在快时钟维对回波信号进行FFT变换；然后在慢时钟维做keystone变换校正距离走动，对回波信号进行拉伸和压缩；接着通过动目标检测MTD对目标的速度进行粗略估计，获得目标模糊速度，并在频域上对信号进行多普勒滤波来提高信噪比；然后根据估计值补偿信号的多普勒频率；然后在keystone变换的基础上使用BFT变换对回波信号做双正交基打开，进行加速度估计，并补偿目标加速度；最后通过MTD完成距离速度解模糊并获得目标精确速度和距离。本方法能够增大信号处理的线性动态范围并提高改善因子；解决在分析加速目标时，单独使用keystone变换不能消除加速度带来的影响的问题。

技术领域

本发明属于雷达信号处理技术领域，特别是涉及一种基于双正交傅里叶变换的高速目标加速度估计方法。

背景技术

随着雷达探测技术的发展，制导技术占据着越来越重要的地位，精确制导技术发挥着越来越重要的作用。雷达导引头由于具备较好的跟踪和截获目标的性能，已经成为雷达探测器的重要部件。为满足雷达对测量精度的要求，信号需要具备大的时宽和带宽，现代雷达大都采用线性调频(Liner Frequency Modulated，LFM)脉冲信号通过脉冲压缩处理，来兼顾雷达距离分辨力和探测的威力。LFM脉冲体制雷达在目标跟踪、截获方面有较大的优势，在杂波抑制方面也有良好的表现，因此在雷达系统中应用十分广泛。

传统雷达系统的信号处理过程一般为对目标回波进行匹配滤波与动目标检测(Moving Target Detection,MTD)，将信号能量集中在一个距离单元与速度单元内，完成相参积累的过程。根据传统PD雷达的设计原则，在相参积累时间内，目标的距离走动不能超过半个距离分辨单元。当相干积累时间较长或信号带宽很大，目标运动速度很高时，这一要求往往不能得到满足。因此，脉冲回波出现跨距离单元走动，是影响雷达探测性能的主要因素。对于匀速运动的高速目标，现有技术中已提出很多检测方法，但都存在一定的问题。

Radon最早提出用MTD检测高速目标的参数，虽然能够直接得到目标的速度和距离等信息，但是当目标运动速度过快时，在进行多脉冲相参积累处理期间，目标回波频率在多普勒频率单元存在扩展，目标多普勒频率将跨越多个频率单元，导致对目标处理的线性动态范围有限，还可能会受到一定的杂波干扰。Perry提出了keystone变换，通过尺度变换消除了所有移动目标的线性范围偏移影响，这种方法无需知道目标的速度信息，但是由于目标存在加速度，脉冲压缩后信号能量不能集中在一个距离单元内，就会导致在单独进行keystone变换检测时，无法消除运动目标的加速度带来的影响。张守宏等通过对综合处理多距离单元并结合时频分析来进行运动补偿与匹配积累，可以通过不同旋转角度的多普勒滤波器组同时消除多普勒频率偏移和跨距离单元的影响，但在检测时用到多组多普勒滤波器来完成运动补偿，滤波器各次幂系数的搜索需要花费很长时间，并且补偿时由于改善因子过小，引起积累效率过低，将导致积累能量扩散，无法完成目标检测或精确测速。

双正交傅里叶变换法(BFT，Bi-orthogonal Fourier transform)是基于keystone变换的目标加速度估计算法，它是将信号用双正交基打开，得到信号的调频斜率密度谱，一种类似于频谱的密度分布。通过双正交傅里叶变换法BFT，单斜率谱LFM信号就会表现为相应的单冲激函数。针对已知速度装订条件下的加速目标，该算法对keystone变换后的信号做MTD，根据装订的速度信息对速度解模糊得到目标的速度估计值，将速度补偿后的信号运用BFT得到斜率密度谱，计算出目标加速度。

发明内容

本发明目的在于解决高速目标检测时单独使用keystone变换不能消除加速度带来的影响的问题，提供了一种基于双正交傅里叶变换的高速目标加速度估计方法，主要应用于主动LFM体制雷达下的高速运动目标检测。

为了实现本发明目的，本发明公开了一种基于双正交傅里叶变换的高速目标加速度估计方法，包括以下步骤：