[发明专利]高超声速目标测加速度方法

摘要

一种高超声速目标测加速度方法，主要解决现有技术对高超声速目标测加速度精度不高，可测范围小的问题。其实现步骤是：(1)接收回波数据；(2)混频处理；(3)匹配滤波；(4)频域相位差分；(5)构造谱坐标矩阵；(6)谱峰搜索法；(7)计算目标加速度；(8)输出目标加速度给系统。本发明通过采用频域相位差分方法，可以有效提取出回波信号相位中的加速度因子，使得本发明具有精确程度高，计算复杂度低的优点。通过采用谱线搜索方法，可以有效解决了加速度模糊与最大可测加速度的矛盾，使得本发明具有可测区间范围大的优点。通过在二维频域处理，使得本发明具有适用于低信噪比情况的优点。

主权项

1.一种高超声速目标测加速度方法，其特征在于，采用频域相位差分方法，提取回波信号相位中的加速度因子，采用谱线搜索方法，测高超声速目标的加速度，该方法的步骤包括如下：(1)接收回波数据：采集雷达阵元接收到的回波数据，并以矩阵的形式存储在系统内存中；(2)混频处理：对回波数据进行混频处理，得到低频数据；(3)按照下式，对低频数据进行匹配滤波，得到观测数据矩阵：y＝H*X其中，y表示观测数据矩阵，H表示匹配滤波函数，*表示卷积操作，X表示低频数据；(4)频域相位差分：(4a)对观测数据矩阵的每一行做傅里叶变换，得到频域数据矩阵；(4b)取出频域数据矩阵的前P行，作为前项差分矩阵，其中，P表示前项差分矩阵行的总数，P的取值为频域数据矩阵行的总数的一半到频域数据矩阵行的总数这个区间内的任意正整数；(4c)取出频域数据矩阵的后Q行，作为后项差分矩阵，其中，Q表示后项差分矩阵行的总数，Q的取值与前项差分矩阵的行数P的取值相等；(4d)利用前项差分矩阵和后项差分矩阵进行差分运算，得到差分矩阵；(4e)对差分矩阵的每一列做傅里叶变换，得到频谱矩阵；(5)构造谱坐标矩阵：(5a)从频谱矩阵中间一列的所有元素中查找最大元素值所在的行，将最大元素值所在的行作为截距的行坐标；(5b)根据频谱矩阵的总行数、频谱矩阵总列数和雷达系统所设定的参量计算模糊斜率；(5c)利用斜率公式，计算截距斜率；(5d)按照下式，计算谱坐标矩阵中每一个元素的值：其中，[Ψ]i,j表示谱坐标矩阵的第i行第j列的元素值，i∈{1,2,...,2h+1}，∈表示属于关系，h表示根据待测目标的加速度估计的最大可测模糊度，j∈{1,2,...,N}，Ψ表示谱坐标矩阵，K表示模糊斜率，κ表示截距斜率，N表示频谱矩阵列的总数，L表示频谱矩阵的行的总数；(5e)将谱坐标矩阵的所有元素按照行列位置排列，构成谱坐标矩阵；(6)谱线搜索法：(6a)从谱坐标矩阵中任意选取一个元素值，将所选取的元素值作为谱线数据纵坐标，将所选取的元素值所在的行作为谱线序号，将所选取的元素值所在的列作为谱线数据横坐标；(6b)利用搜索公式，计算谱线矩阵的元素值；(6c)判断谱坐标矩阵中是否选取完所有的元素值，若是，则执行步骤(6d)，否则，执行步骤(6a)；(6d)累加谱线矩阵的每一行数据，得到一维谱线数据；(6e)从一维谱线数据的所有元素中查找最大值所在的坐标，将最大值所在的坐标作为谱峰坐标；(6f)利用模糊度公式，计算模糊度；(7)按照下式，计算待测目标的加速度：其中，a表示待测目标的加速度，c表示光速，T表示发射信号的周期，M表示观测数据矩阵的行数，n表示差分矩阵的行数，f0表示发射信号的载频，r表示模糊度，L表示频谱矩阵的行的总数，p表示截距的行坐标；(8)将待测目标加速度输出给系统。