[发明专利]基于高超声速平台双通道雷达的高精度运动目标成像方法

摘要

本发明属于雷达技术领域，公开了一种基于高超声速平台双通道雷达的高精度运动目标成像方法，包括：分别获得两个接收通道脉压后回波信号；对第2个通道进行通道补偿；两个通道信号相减，实现杂波抑制；构造方位去斜滤波器，进行方位压缩；变量替换，实现距离弯曲校正；采用Radon变换估计径向速度，并校正距离走动；构造方位去斜滤波器，进行方位逆压缩，并采用变化分数阶傅里叶变换进行切向速度估计；切向速度补偿，精确方位压缩，得到运动目标图像。本发明方法通过对运动目标的径向速度和切向速度进行估计，并通过对距离弯曲和距离走动的补偿，解决了高超声平台的雷达系统运动目标参数估计精度低、聚焦性能差的问题。

主权项

1.一种基于高超声速平台双通道雷达的高精度运动目标成像方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤1，确定高超声速平台双通道雷达包含第一通道和第二通道，所述高超声速平台双通道雷达采用第一通道发射线性调频信号，采用第一通道和第二通道同时接收雷达回波信号，并分别对所述雷达回波信号进行距离脉压，从而分别得到第一通道的距离脉压后雷达回波信号和第二通道的距离脉压后雷达回波信号；步骤2，对所述第二通道的距离脉压后雷达回波信号做快时间维的傅里叶变换，得到第二通道的距离频域‑方位时域回波信号；构造第二通道的补偿函数，并对所述第二通道的距离频域‑方位时域回波信号进行通道补偿，得到通道补偿后的第二通道的距离频域‑方位时域回波信号；在步骤2中，所述第二通道的距离频域‑方位时域回波信号s₂(f_r,t_a)为：s₂(f_r,t_a)＝FFT_r[s₂(t_r,t_a)]        ＝W_r(f_r)w_a(t_a‑t₀)exp(‑j2π(f₀+f_r)τ₂)其中，f_r表示距离频率，t_a表示方位向慢时间，FFT_r[·]表示快时间维的FFT操作，s₂(t_r,t_a)表示第二通道的距离脉压后雷达回波信号，tr表示距离向快时间，W_r(·)表示回波信号距离频域窗函数，w_a(·)表示回波信号方位向时间窗函数，t₀表示运动目标的中心方位时刻，j表示虚数单位，f₀表示发射信号载频，τ₂表示第2个接收天线回波的时间延迟；所述构造第二通道的补偿函数H₂(f_r,t_a)＝exp(‑j2π(f₀+f_r)vt_ad/cR₀)，并对所述第二通道的距离频域‑方位时域回波信号进行通道补偿，得到通道补偿后的第二通道的距离频域‑方位时域回波信号其中，R₀表示成像场景中心与高超声速平台之间的最近距离，v_r表示运动目标的径向速度，v_a表示运动目标的切向速度，v表示雷达平台运动速度，d表示两个通道之间的距离，c表示电磁波传播速度；步骤3，对所述通道补偿后的第二通道的距离频域‑方位时域回波信号做快时间维的逆傅里叶变换，得到第二通道的逆傅里叶变换后的回波信号；将所述第一通道的距离脉压后雷达回波信号与所述第二通道的逆傅里叶变换后的回波信号相减，得到运动目标回波二维时域信号；步骤4，对所述运动目标回波二维时域信号做快时间维的傅里叶变换，得到傅里叶变换后的运动目标回波信号；构造第一方位去斜滤波器，根据所述第一方位去斜滤波器对所述傅里叶变换后的运动目标回波信号进行方位去斜压缩，得到距离频域‑方位时域的回波信号；步骤4具体为：构造第一方位去斜滤波器根据所述第一方位去斜滤波器对所述傅里叶变换后的运动目标回波信号进行方位去斜压缩，得到距离频域‑方位时域的回波信号s(f_r,t_a)为：其中，s(t_r,t_a)为运动目标回波二维时域信号，β_r表示方位去斜压缩操作后的剩余多普勒调频率，σ表示杂波抑制增益；步骤5，对所述距离频域‑方位时域的回波信号进行距离弯曲校正，得到距离弯曲校正后的信号；步骤6，对所述距离弯曲校正后的信号做快时间维的逆傅里叶变换，得到距离弯曲校正后的二维时域信号；根据距离弯曲校正后的二维时域信号估计得到运动目标的径向速度；步骤7，构造所述运动目标的径向速度的补偿函数，并对所述运动目标的径向速度进行补偿，得到距离走动校正后的信号；在步骤7中：构造所述运动目标的径向速度的补偿函数并对所述运动目标的径向速度进行补偿，得到距离走动校正后的信号其中，v_{r_est}表示估计得到的运动目标的径向速度，τ_a表示构造变量；步骤8，构造第二方位去斜滤波器，根据所述第二方位去斜滤波器对所述距离走动校正后的信号进行逆压缩，得到方位去压缩回波信号；在步骤8中：构造第二方位去斜滤波器将所述第二方位去斜滤波器与所述距离走动校正后的信号进行相乘，得到方位去压缩回波信号步骤9，对所述方位去压缩回波信号进行切向速度估计，得到切向速度估计值；步骤10，根据所述切向速度估计值，构造精确方位压缩函数，从而根据所述精确方位压缩函数对运动目标的切向速度进行补偿，得到切向速度补偿后的信号；对所述切向速度补偿后的信号进行快时间维的逆傅里叶变换，得到聚焦的运动目标信号。