[发明专利]一种高超声速平台杂波抑制和运动目标成像方法

摘要

本发明属于雷达技术领域，公开了一种高超声速平台杂波抑制和运动目标成像方法，包括：获得每个接收天线的回波信号；进行脉冲压缩和方位去斜压缩，得到距离域‑方位压缩频率域回波信号；对径向速度进行第一步粗搜索，并得到运动目标导向矢量和静止杂波导向矢量；计算最优权矢量，并进行杂波抑制，得到动目标回波数据；进行简化Radon变换，得到径向速度精确估计值；精确补偿径向速度，得到运动目标图像。本发明解决现有方法杂波抑制和运动目标参数估计不精确的问题，改善高超声速平台雷达的杂波抑制性能，提高运动目标的信杂噪比。

主权项

1.一种高超声速平台杂波抑制和运动目标成像方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤1，雷达接收机获取第k个接收天线的回波信号，对第k个接收天线的回波信号做快时间维的傅里叶变换，得到第k个接收天线的距离频域回波信号，并对第k个接收天线的距离频域回波信号进行脉冲压缩，得到第k个接收天线的距离频域‑方位时域回波信号；步骤2，构造第k个接收天线的方位去斜滤波器，根据所述第k个接收天线的方位去斜滤波器对第k个接收天线的距离频域‑方位时域回波信号进行方位去斜压缩，并依次进行慢时间维的傅里叶变换和快时间维的逆傅里叶变换，得到第k个接收天线的距离域‑方位压缩频率域的回波信号；步骤2具体为：构造第k个接收天线的方位去斜滤波器为H_a,k(f_r,t_a)：其中，j表示虚数单位，f₀表示发射信号载频，f_r表示距离频率，v表示雷达平台运动速度，t_a表示方位向慢时间，d_k表示第k个天线与第1个天线的相对距离，c表示电磁波传播速度，R₀表示成像场景中心与高超声速平台之间的最近距离；对第k个接收天线的距离频域‑方位时域回波信号s_k(f_r,t_a)作方位去斜压缩处理，并依次进行慢时间维的傅里叶变换和快时间维的逆傅里叶变换，得到第k个接收天线的距离域‑方位压缩频率域的回波信号s_k(t_r,f_a)：s_k(t_r,f_a)＝IFFT_r[FFT_a[s_k(f_r,t_a)×H_a,k(f_r,t_a)]]        ＝w_r(t_r‑2R₀/c)W_a(f_a+2v_r/λ‑2v²t₀/λR₀)exp(‑j4πR₀/λ)exp[‑j2π(f_a+2v_r/λ)d_k/v]其中，w_r(·)表示回波信号距离向时间窗函数，t_r表示距离向快时间，t₀表示运动目标的中心方位时刻，v_r表示运动目标的径向速度，λ表示雷达发射信号波长，FFT_a[·]表示慢时间维的FFT操作，IFFT_r[·]表示快时间维的IFFT操作，W_a(·)表示回波信号方位频域窗函数，f_a表示方位频率；步骤3，令k＝1,2,…,K，从而分别得到K个接收天线的距离域‑方位压缩频率域的回波信号；将所述K个接收天线的距离域‑方位压缩频率域的回波信号依次排列，得到回波信号矩阵；步骤4，设定运动目标径向速度的估计值范围和粗略估计间隔，对运动目标径向速度进行第一步粗搜索，得到运动目标径向速度的第一步粗略估计值，以及相应的运动目标导向矢量和静止杂波导向矢量；步骤5，获取杂波抑制所需要的最优权矢量系数，根据所述最优权矢量系数对回波信号矩阵进行杂波抑制，得到杂波抑制后的运动目标回波数据；步骤6，构造粗略径向速度补偿函数，对所述杂波抑制后的运动目标回波数据进行距离维傅里叶变换和方位维逆傅里叶变换，得到距离频域‑方位时域回波信号，然后根据所述粗略径向速度补偿函数对距离频域‑方位时域回波信号的粗略径向速度进行补偿，得到粗略径向速度补偿后的回波信号；再对所述粗略径向速度补偿后的回波信号进行距离维逆傅里叶变换，得到运动目标的二维时域回波信号；步骤6具体包括如下子步骤：构造粗略径向速度补偿函数为：得到运动目标的二维时域回波信号为：其中，IFFT_a[·]表示慢时间维的IFFT操作，v_{r_res}表示对径向速度的第一步粗略估计值v_r0进行补偿后的剩余径向速度，v_{r_res}＝v_r‑v_r0；步骤7，对所述运动目标的二维时域回波信号进行Radon变换，实现运动目标径向速度的第二步精确估计，得到运动目标径向速度的精确估计值；步骤8，对所述运动目标的二维时域回波信号进行距离维傅里叶变换，得到距离频域‑方位时域的运动目标回波信号；构造剩余径向速度补偿函数，根据所述剩余径向速度补偿函数对运动目标的径向速度进行精确补偿，得到精确补偿后的回波信号；其中剩余径向速度为运动目标的径向速度与运动目标径向速度的第一步粗略估计值的差；步骤8中：得到距离频域‑方位时域的运动目标回波信号为：构造剩余径向速度补偿函数为：得到精确补偿后的回波信号s(f_r,t_a)为：其中，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；步骤9，对所述精确补偿后的回波信号进行方位维傅里叶变换和距离维逆傅里叶变换，得到聚焦的运动目标信号。