[发明专利]一种用于目标检测的快速KEYSTONE变换方法

摘要

本发明公开了一种用于目标检测的快速KEYSTONE变换方法，它是通过利用快速傅里叶变换与快速逆傅里叶变换来实现传统的KEYSTONE变换。与传统的KEYSTONE变换相比，本发明能够根据被检测目标的特性灵活地设置检测范围，提高了检测性能；并且能够大大地减少运算量，从而提高了算法的实时性。

主权项

1.一种用于目标检测的快速KEYSTONE变换方法，其特征是该方法包括如下步骤： 步骤1、用于目标检测的快速KEYSTONE变换方法相关参数的初始化 初始化的参数均为已知，且初始化的参数如下：所有的坐标都是以极坐标形式给出；雷达发射线性调频信号，其发射脉冲的载频为f₀；雷达发射脉冲的带宽B；雷达发射脉冲的宽度T_p；相参处理的雷达回波数据帧数K，每帧数据有L个距离向与M个方位向，每个方位向发射N个脉冲，K、L、M、N为正整数；K帧回波数据中第ii帧第jj个方位向的L行N列雷达回波数据矩阵为ii=1,2,3···K,jj=1,2,3···M；雷达在距离向上的采样频率F_s；检测范围选择因子p，p为整数；步骤2、对雷达回波数据矩阵每一列进行脉冲压缩 取出所有雷达回波数据利用脉冲压缩方法对的每一列进行脉冲压缩，得到脉冲压缩后的数据矩阵其中ii=1,2,3···K,jj=1,2,3···M；步骤3、对每个方位向的所有帧回波数据矩阵进行拼接 对步骤2中脉冲压缩后的M个方位向数据矩阵统一做如下处理： 取出步骤2中处理后的第jj个方位向的K帧回波数据jj=1,2,3···M；将这K帧回波数据按照接收顺序拼接成一个L行Z列的矩阵SS_jj就是第jj个方位向拼接后的数据矩阵，其中ceil(·)为向正无穷处取整函数，S0为L行M×N-N列的零矩阵，S1为L行Z-N-K×M×N+M×N列的零矩阵；步骤4、对每个方位向数据矩阵的每一列进行快速傅里叶变换 对步骤3中拼接后的M个方位向数据矩阵统一做如下处理： 取出步骤3中第jj个方位向拼接后的数据矩阵SS_jj，jj=1,2,3···M，利用快速傅里叶变换方法对SS_jj的每一列进行快速傅里叶变换，得到处理后的L行Z列矩阵X_jj； 步骤5、对每个方位向数据矩阵的每一行进行快速傅里叶变换 对步骤4中处理后的M个方位向数据矩阵统一做如下处理： 取出步骤4中第jj个方位向数据矩阵X_jj，jj=1,2,3···M，利用快速傅里叶变换方法对SS_jj的每一行进行快速傅里叶变换，得到处理后的L行Z列矩阵XX_jj； 步骤6、对每个方位向数据矩阵的每一行进行循环移位 对步骤5中处理后的M个方位向数据矩阵统一做如下处理： 取出步骤5中第jj个方位向处理后的矩阵XX_jj，利用循环移位方法对XX_jj的每一行循环移位p个单位，得到移位后的L行Z列矩阵Y_jj，其中如果p大于零，向左移位，如果p小于等于零，向右移位； 步骤7、初始化所需要的矩阵 初始化如下矩阵： 1）、生成一个L行Z列的运算矩阵Y0，这个运算矩阵的每个元素可以表示成其中exp(·)表示以自然底数e为底的指数函数，i表示虚数单位，y0i=1,2,3…L，y0j=1,2,3…Z；2）、生成一个L行Z列系数矩阵Y1，这个系数矩阵的每个元素可以表示成其中exp(·)表示以自然底数e为底的指数函数，i表示虚数单位，y1i=1,2,3…L，y1j=1,2,3…Z；3）、生成一个一个L行2Z-1列滤波矩阵Y2，这个滤波矩阵的每个元素可以表示成其中exp(·)表示以自然底数e为底的指数函数，i表示虚数单位，y2i=1,2,3…L，y2j=1,2,3…2Z-1；步骤8、与运算矩阵进行矩阵点乘 对步骤6中移位后的M个方位向数据矩阵统一做如下处理： 取出步骤6中第jj个方位向移位后的矩阵Yjj与步骤7中的运算矩阵Y0，将Y_jj与Y0进行矩阵点乘得到L行Z列的点乘矩阵YY_jj,jj=1,2,3···M； 步骤9、对滤波矩阵进行拼接 取出步骤7中的滤波矩阵Y2，将Y2拼接成一个L行ZZ列的转换矩阵YY2=[Y2,S2]，其中S2为L行ZZ-2Z+1列的零矩阵；步骤10、对转换矩阵的每一行进行快速傅里叶变换 取出步骤9中的转换矩阵YY2，利用快速傅里叶变换方法对YY2的每一行进行快速傅里叶变换，得到处理后的L行ZZ列矩阵YYY2； 步骤11、对点乘矩阵进行拼接 对步骤8中矩阵点乘后的M个方位向数据矩阵统一做如下处理： 取出步骤8中第jj个方位向的点乘矩阵YY_jj，将YY_jj拼接成一个L行ZZ列的点乘拼接矩阵YYY_jj=[Y2,S3]，其中S3为L行ZZ-Z列的零矩阵，jj=1,2,3···M； 步骤12、对点乘拼接矩阵的每一行进行快速傅里叶变换 对步骤11中拼接后的M个方位向数据矩阵统一做如下处理： 取出步骤11中第jj个方位向的点乘拼接矩阵YYY_jj，利用快速傅里叶变换方法对YYY_jj的每一行进行快速傅里叶变换，得到处理后的L行ZZ列矩阵YYYY_jj，jj=1,2,3···M； 步骤13、进行矩阵点乘 对步骤12中处理后的M个方位向数据矩阵统一做如下处理： 取出步骤12中第jj个方位向处理后的矩阵YYYY_jj与步骤10中的得到的矩阵YYY2，将YYYY_jj与YYY2进行矩阵点乘得到L行ZZ列变换矩阵A_jj,jj=1,2,3···M； 步骤14、对变换矩阵的每一行进行快速逆傅里叶变换 对步骤13中矩阵点乘后的M个方位向数据矩阵统一做如下处理： 取出步骤13中第jj个方位向的变换矩阵A_jj，利用快速逆傅里叶变换方法对A_jj的每一行进行快速逆傅里叶变换，得到处理后的L行ZZ列逆变换矩阵AA_jj，jj=1,2,3···M； 步骤15、对逆变换矩阵的每一行进行截取 对步骤14中处理后的M个方位向的矩阵统一做如下处理： 取出步骤14中第jj个方位向的逆变换矩阵AA_jj，只保留矩阵AA_jj中每一行 的第Z列到第2Z-1列的数据，记为B_jj，其中B_jj是一个L行Z列的矩阵； 步骤16、与系数矩阵进行矩阵点乘 对步骤15中截取后的M个方位向数据矩阵统一做如下处理： 取出步骤15中第jj个方位向处理后的矩阵B_jj与步骤7中的得到的矩阵Y1，将B_jj与Y1进行矩阵点乘得到L行Z列矩阵C_jj,jj=1,2,3···M； 步骤17、得到快速KEYSTONE变换后的数据矩阵 对步骤16中处理后的M个方位向数据矩阵统一做如下处理： 取出步骤16中第jj个方位向处理后的矩阵C_jj，利用快速逆傅里叶变换方法对C_jj的每一列进行快速逆傅里叶变换，得到处理后的L行Z列最终矩阵D_jj，jj=1,2,3···M。