專利名稱：基于Keystone變換和相參積累的單脈沖測(cè)角方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種基于Keystone變換和相參積累的單脈沖測(cè)角方法，尤其涉及到 基于LFM-PD體制的單脈沖雷達(dá)系統(tǒng)上目標(biāo)角度測(cè)量的實(shí)現(xiàn)方法，屬于信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著電子技術(shù)的發(fā)展和作戰(zhàn)環(huán)境的復(fù)雜化，為了適應(yīng)現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中低空超低空突防 目標(biāo)作戰(zhàn)要求，需要進(jìn)一步提高雷達(dá)的抗雜波能力和各項(xiàng)檢測(cè)性能。基于線性調(diào)頻_脈沖 多普勒(LFM-PD)體制的單脈沖雷達(dá)系統(tǒng)綜合了 LFM、PD雷達(dá)和單脈沖技術(shù)的全部?jī)?yōu)勢(shì)，能 夠有效應(yīng)對(duì)上述需求。PD雷達(dá)是上世紀(jì)60年代為解決機(jī)載下視雷達(dá)強(qiáng)地雜波的干擾而研制的，目前已 成為國(guó)土防空情報(bào)網(wǎng)中獲得廣泛應(yīng)用的雷達(dá)體制。PD雷達(dá)發(fā)射并接收脈沖串信號(hào)，利用多 普勒濾波器組得到回波的距離_多普勒?qǐng)D像，由恒虛警檢測(cè)提取目標(biāo)與雷達(dá)之間的相對(duì)距 離和速度信息。它能夠區(qū)分不同距離、不同徑向速度的目標(biāo)，可以有效地實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)和背 景雜波的分離與檢測(cè)。而線性調(diào)頻(LFM)信號(hào)較容易產(chǎn)生和處理，是目前在工程應(yīng)用上技 術(shù)最成熟的一種脈沖壓縮信號(hào)。LFM-PD雷達(dá)結(jié)合了 LFM波形可脈沖壓縮的特點(diǎn)和PD體制 的優(yōu)點(diǎn)，能夠同時(shí)獲得較高的距離和速度分辨率，并且提高雷達(dá)作用距離。單脈沖技術(shù)開始于上世紀(jì)40年代后期，它的提出最早是用于解決雷達(dá)的高精度 跟蹤，又稱為同時(shí)波瓣測(cè)角。這種技術(shù)只需比較多個(gè)波束接收的同一個(gè)回波脈沖就可獲得 目標(biāo)位置的全部信息，相對(duì)于早期圓錐掃描體制，獲得角誤差信息的時(shí)間短，因而測(cè)角快速 性好、數(shù)據(jù)率高；對(duì)回波幅度的起伏不敏感，具有較高的測(cè)角精度和抗干擾能力。采用傳統(tǒng)單脈沖測(cè)角算法的雷達(dá)系統(tǒng)可依據(jù)組成結(jié)構(gòu)劃分類別。一般的單脈沖系 統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上可歸納為三部分角度傳感器，角信息變換器和角度鑒別器。角度傳感器有三種 基本類型比幅、比相、幅相綜合；角度鑒別器有三種方法幅度法、相位法、和差法。因此， 單脈沖系統(tǒng)可劃分為九大類。然而實(shí)際應(yīng)用的經(jīng)典方法僅有四種幅度比較(直接比幅)、 幅度和差(和差比幅)、相位比較(直接比相)、相位和差。其中，幅度和差單脈沖測(cè)角因其 硬件較易實(shí)現(xiàn)而得到了最為廣泛的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于Keystone變換和相參積累的單脈沖測(cè)角方法， 在目標(biāo)高速運(yùn)動(dòng)的情況下，能夠有效補(bǔ)償跨距離單元走動(dòng)，避免運(yùn)動(dòng)對(duì)距離_多普勒?qǐng)D像 的影響，從而提高雷達(dá)系統(tǒng)對(duì)目標(biāo)位置和運(yùn)動(dòng)信息的測(cè)量精度。本發(fā)明提出的測(cè)角方法是在基于LFM-PD體制的單脈沖雷達(dá)系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)的，該雷 達(dá)系統(tǒng)發(fā)射相參的LFM脈沖串，并接收目標(biāo)回波信號(hào)，通過PD處理得到回波的距離_多普 勒?qǐng)D像，從中提取目標(biāo)位置和運(yùn)動(dòng)信息。本發(fā)明提出一種基于Keystone變換和相參積累的單脈沖測(cè)角方法，其具體包括 以下幾個(gè)步驟
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(1)回波信號(hào)脈沖壓縮針對(duì)本發(fā)明中采用的LFM信號(hào)，通過匹配濾波實(shí)現(xiàn)這一過 程首先對(duì)系統(tǒng)參考信號(hào)做FFT，取其頻譜共軛獲得匹配濾波器的頻域響應(yīng)；然后對(duì)目標(biāo)視 頻回波信號(hào)同樣做FFT變換到頻域；將該回波頻譜與匹配濾波器的頻域響應(yīng)相乘，得到匹 配濾波后的信號(hào)頻域波形；最后將濾波后的信號(hào)頻譜進(jìn)行IFFT，得到脈沖壓縮結(jié)果的時(shí)域 波形；(2) Keystone變換校正跨距離單元走動(dòng)首先，將脈壓后的回波脈沖串進(jìn)行FFT變 換到頻域；然后對(duì)整個(gè)回波脈沖串的頻譜進(jìn)行慢時(shí)間的伸縮變換，其伸縮幅度與頻率有關(guān)， 用以消除由于目標(biāo)運(yùn)動(dòng)引起的頻譜成分和分布的改變；由于慢時(shí)間軸上的變量取值為離散 形式，接下來采用sine函數(shù)內(nèi)插技術(shù)實(shí)現(xiàn)上述伸縮變換；最后對(duì)插值后的各回波脈沖做 IFFT，得到跨距離單元走動(dòng)校正后的回波脈沖串；(3)校正后脈沖串的相參積累由于DFT的濾波特性，即DFT處理可等效為一組窄 帶多普勒濾波器，該處理過程可通過對(duì)相參的脈沖串沿慢時(shí)間域做DFT實(shí)現(xiàn)；(4)基于CFAR的目標(biāo)檢測(cè)由于CFAR處理是在經(jīng)相參積累后得到的多普勒域進(jìn) 行檢測(cè)，因此首先要對(duì)各距離門對(duì)應(yīng)的信號(hào)多普勒譜取模；為了判斷待檢單元中是否存在 目標(biāo)，先要采用滑窗處理的方法選定處理窗中的組成單元；然后，對(duì)所有參考單元進(jìn)行平 均，同時(shí)乘以參數(shù)K以獲得檢測(cè)門限值；最后，將待檢單元的數(shù)據(jù)采樣同檢測(cè)門限進(jìn)行比 較如果大于門限則認(rèn)為發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，否則認(rèn)為目標(biāo)不存在；(5)目標(biāo)角度信息提取和計(jì)算本發(fā)明采用幅度和差式單脈沖測(cè)角算法提取和計(jì) 算目標(biāo)的角度信息首先，系統(tǒng)接收天線形成兩個(gè)3dB交叉的天線波束，同時(shí)對(duì)目標(biāo)回波信 號(hào)進(jìn)行接收；兩波束接收到的回波信號(hào)通過單脈沖比較器形成和波束與差波束；然后，和、 差接收通道的輸出信號(hào)分別經(jīng)過下變頻及信號(hào)幅度的放大和歸一化；兩路歸一化信號(hào)分別 經(jīng)過前面所述步驟中脈沖壓縮和校正積累等信號(hào)處理過程；最后送至相位檢波器獲得誤差 電壓，由誤差電壓計(jì)算得到目標(biāo)偏離天線波束指向的角度。本發(fā)明提出了一種基于Keystone變換和相參積累的單脈沖測(cè)角方法，其優(yōu)點(diǎn)和 功效主要在于(1)本發(fā)明應(yīng)用Keystone變換技術(shù)，在目標(biāo)高速運(yùn)動(dòng)的情況下，能夠有效補(bǔ)償跨 距離單元走動(dòng)，避免目標(biāo)運(yùn)動(dòng)造成的多普勒譜展寬甚至嚴(yán)重變形，從而提高了雷達(dá)系統(tǒng)對(duì) 目標(biāo)位置和運(yùn)動(dòng)信息的測(cè)量精度。(2)本發(fā)明在校正目標(biāo)跨距離單元走動(dòng)的同時(shí)，沿用常規(guī)PD雷達(dá)的脈沖壓縮和相 參積累處理，能夠有效地提高回波信號(hào)信噪比，從而進(jìn)一步改善雷達(dá)的檢測(cè)能力。(3)本發(fā)明提出的測(cè)角方法基于常規(guī)的LFM-PD體制的單脈沖雷達(dá)系統(tǒng)，僅需要進(jìn) 行信號(hào)處理部分的軟件開發(fā)，不必改裝或升級(jí)硬件配置及結(jié)構(gòu)，從而降低了該方法對(duì)雷達(dá) 系統(tǒng)的硬件要求，具備更廣泛地適用性。(4)本發(fā)明具有系統(tǒng)軟件開發(fā)成本低、周期短、便于維護(hù)和功能升級(jí)等特點(diǎn)。


圖1是基于Keystone變換和相參積累的單脈沖測(cè)角方法處理流程圖。圖2是脈沖壓縮處理流程圖。圖3是Keystone變換處理流程圖。
圖4是相參積累處理流程圖。圖5是目標(biāo)檢測(cè)處理流程圖。圖6是CFAR處理窗結(jié)構(gòu)圖。圖7是幅度和差單脈沖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。圖8是兩波束接收天線方向圖。圖9是角度測(cè)量處理流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖，對(duì)發(fā)明的具體技術(shù)方案做進(jìn)一步的說明。本發(fā)明提出的單脈沖測(cè)角方法是在基于LFM-PD體制的單脈沖雷達(dá)系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn) 的。LFM-PD雷達(dá)系統(tǒng)發(fā)射相參的LFM脈沖串，并接收目標(biāo)回波信號(hào)，通過PD處理得到回波 的距離_多普勒?qǐng)D像(R-D圖)，從中提取出目標(biāo)位置和運(yùn)動(dòng)信息。如圖1所示，本發(fā)明一種基于Keystone變換和相參積累處理的單脈沖測(cè)角方法， 其具體包括以下幾個(gè)步驟(1)回波信號(hào)脈沖壓縮雷達(dá)系統(tǒng)對(duì)目標(biāo)回波的視頻信號(hào)進(jìn)行脈沖壓縮處理，以 獲得距離上的高分辨并提高回波信噪比。早期的單頻信號(hào)存在雷達(dá)作用距離與距離分辨率 之間的矛盾，本發(fā)明中采用目前在工程上應(yīng)用最廣泛的LFM信號(hào)，它通過頻率調(diào)制來實(shí)現(xiàn) 非線性相位調(diào)制，可同時(shí)獲得大的信號(hào)時(shí)寬和帶寬，從而解決了這一問題。針對(duì)LFM信號(hào)， 可通過匹配濾波來實(shí)現(xiàn)這一脈沖壓縮過程。如圖2所示，在實(shí)際的數(shù)字系統(tǒng)中，匹配濾波一 般是在頻域?qū)崿F(xiàn)。首先，對(duì)與發(fā)射信號(hào)同步的雷達(dá)系統(tǒng)參考信號(hào)做快速傅立葉變換(FFT)，得到其頻 域采樣。對(duì)該頻域采樣值取共軛，從而獲得匹配濾波器的頻域響應(yīng)。然后，對(duì)已經(jīng)過下變頻 處理到視頻的目標(biāo)回波信號(hào)，同樣做FFT變換到頻域。將目標(biāo)回波的頻域信號(hào)與匹配濾波 器的頻域響應(yīng)相乘，得到匹配濾波后的信號(hào)頻域波形。最后，將濾波后的信號(hào)頻域波形進(jìn)行 逆快速傅立葉變換(IFFT)，即可得到回波信號(hào)的脈沖壓縮結(jié)果。LFM信號(hào)經(jīng)過脈沖壓縮處理，能夠?qū)⒃瓉砭哂芯匦伟j(luò)的寬脈沖信號(hào)壓縮為具有 Sa函數(shù)形包絡(luò)的窄脈沖信號(hào)，且壓縮后脈沖峰值的位置與目標(biāo)的回波延遲時(shí)間相對(duì)應(yīng)，即 可由峰值位置提取目標(biāo)相對(duì)雷達(dá)的距離信息。對(duì)帶寬為B、脈寬為t的LFM信號(hào)，其距離 分辨率可達(dá)到c/2B，其中c為光速；處理后獲得的幅度增益為| (B X即信號(hào)的時(shí)寬帶寬 積)，從而提高了回波的信噪比。(2)Keystone變換校正跨距離單元走動(dòng)根據(jù)傳統(tǒng)PD雷達(dá)的設(shè)計(jì)原則，在進(jìn)行脈 沖串相參積累期間，要求目標(biāo)運(yùn)動(dòng)引起的距離走動(dòng)不超過半個(gè)距離分辨單元。這在窄帶雷 達(dá)或目標(biāo)低速運(yùn)動(dòng)時(shí)比較容易滿足，但對(duì)寬帶雷達(dá)和目標(biāo)高速運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于距離分辨率較 高，目標(biāo)在脈沖串內(nèi)跨距離分辨單元走動(dòng)將十分嚴(yán)重，使得PD處理后回波的多普勒譜發(fā)生 展寬甚至嚴(yán)重變形，進(jìn)而影響后續(xù)處理中目標(biāo)信息提取部分的測(cè)量精度。為解決這一問題， 本發(fā)明采用Keystone變換校正目標(biāo)距離走動(dòng)。它最初是一種在合成孔徑雷達(dá)(SAR)成像 中校正目標(biāo)距離彎曲的算法，應(yīng)用于逆合成孔徑雷達(dá)(ISAR)中校正目標(biāo)距離徙動(dòng)和微弱 目標(biāo)檢測(cè)時(shí)也能獲得很好的效果。如圖3所示，將經(jīng)過步驟(1)脈沖壓縮處理 的多個(gè)回波脈沖稱為回波脈沖串，首先對(duì)回波脈沖串內(nèi)的各脈沖分別進(jìn)行FFT變換到頻域。然后，對(duì)回波脈沖串內(nèi)所有脈沖的 頻譜進(jìn)行慢時(shí)間的伸縮變換，這種變換的伸縮幅度與頻率有關(guān)。這里提到的慢時(shí)間，是指 脈沖串內(nèi)多個(gè)回波脈沖各自的起始時(shí)刻相對(duì)于整個(gè)脈沖串起始時(shí)刻的時(shí)間變量，記為tn = nTr, n = 0,l,…，N-1。其中，I；為脈沖重復(fù)周期，N為積累的脈沖個(gè)數(shù)。設(shè)虛擬慢時(shí)間變
量tm = mT' r,m = 0,l,…，N-1，則對(duì)慢時(shí)間軸的伸縮變換可以表達(dá)為 ftn ^-j^rjK,(l)其中f。為信號(hào)載頻?？梢钥闯?，這種伸縮變換的實(shí)質(zhì)就是對(duì)各回波脈沖頻譜在慢 時(shí)間軸的位置進(jìn)行重排。重新排列的原則是盡量消除由于目標(biāo)運(yùn)動(dòng)引起的頻譜成分和分布 的改變。由于慢時(shí)間軸上的變量取值為離散形式，接下來需要借助數(shù)據(jù)插值的方法實(shí)現(xiàn)上 述伸縮變換。信號(hào)的數(shù)據(jù)插值技術(shù)中比較典型的有線性內(nèi)插技術(shù)、一階全通內(nèi)插技術(shù)、拉格 朗日內(nèi)插技術(shù)和sine函數(shù)內(nèi)插技術(shù)等。綜合考慮計(jì)算量和插值精度，在本發(fā)明中采用sine 函數(shù)內(nèi)插技術(shù)，這里給出計(jì)算式、(/,—= 2 ‘(/’").sine -^-m-n(2)
n=0 [+ Jc 」J式中，Sp。(f，n)和Sp。(f，m)分別為Keystone變換前、后第n或m個(gè)回波脈沖經(jīng)過 脈壓處理后的頻譜。最后，對(duì)插值后的各回波脈沖做IFFT，即可得到跨距離單元走動(dòng)校正后 的回波脈沖串。(3)校正后脈沖串的相參積累相參積累實(shí)現(xiàn)的是雷達(dá)系統(tǒng)的PD處理，它是建立 在對(duì)多回波脈沖進(jìn)行觀測(cè)的基礎(chǔ)上。在脈沖積累時(shí)間內(nèi)，目標(biāo)運(yùn)動(dòng)引起的多普勒頻移&保 持不變，對(duì)不同回波脈沖在同一距離單元上的采樣點(diǎn)來說，多普勒頻移只引起相位的變化， 即這些采樣點(diǎn)序列組成了一個(gè)載頻為fd的單頻信號(hào)，因而相參積累相當(dāng)于對(duì)該單頻信號(hào)進(jìn) 行頻譜分析。在數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)中，由于離散傅立葉變換(DFT)的濾波特性，即DFT處理 可等效為一組窄帶多普勒濾波器，則上述過程可通過對(duì)相參的脈沖串沿慢時(shí)間域做DFT實(shí) 現(xiàn)，如圖4所示。通過相參積累，位于同一距離單元的N個(gè)回波脈沖的慢時(shí)間域采樣變換為多普勒 域的窄脈沖信號(hào)，且脈沖峰值位于多普勒頻移fd處，即可由相參積累后多普勒域信號(hào)的幅 度包絡(luò)獲得目標(biāo)的速度相關(guān)信息。相參積累后能夠達(dá)到的多普勒分辨率為1/NI；；能夠測(cè)得 的最大多普勒頻移為(N-1)/NI；，若大于這一值則需進(jìn)行速度解模糊處理。通過相參積累同樣能夠有效地提高信噪比。由于多個(gè)脈沖的積累增強(qiáng)了接收的回 波能量，在對(duì)應(yīng)目標(biāo)所在位置的脈沖峰值處其處理增益可達(dá)到積累脈沖個(gè)數(shù)N，從而可以進(jìn) 一步改善雷達(dá)的檢測(cè)能力。(4)基于CFAR的目標(biāo)檢測(cè)為了在復(fù)雜的雜波環(huán)境中檢測(cè)出所關(guān)心的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)， PD雷達(dá)通常采用恒定虛警率(CFAR)處理技術(shù)。CFAR是一種提供檢測(cè)門限的數(shù)字信號(hào)處理 算法，當(dāng)噪聲背景雜波和干擾變化時(shí)，可以在保證一定檢測(cè)概率的前提下，使目標(biāo)檢測(cè)具有 恒定的虛警概率。如圖5所示，CFAR處理是在經(jīng)過步驟(3)的相參積累處理后得到的多普勒域進(jìn)行 檢測(cè)，因此先要對(duì)各距離門對(duì)應(yīng)的信號(hào)多普勒譜取模。在實(shí)際的數(shù)字系統(tǒng)中，由于不知道運(yùn)
6動(dòng)目標(biāo)位于哪一個(gè)多普勒分辨單元，所以CFAR時(shí)采用滑窗處理的方法。圖6給出了一種 CFAR處理窗的組成結(jié)構(gòu)待檢單元位于處理窗的中心；待檢單元兩邊相鄰的單元稱為保護(hù) 單元，其對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)采樣不用于噪聲參數(shù)的估計(jì)，以減輕因目標(biāo)跨相鄰多普勒單元而形成 的自身干擾；保護(hù)單元兩側(cè)為參考單元，其對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)采樣用來估計(jì)噪聲參數(shù)。待檢單元、 保護(hù)單元與參考單元合在一起共同組成CFAR處理窗。在一次CFAR檢測(cè)中，為了判斷待檢 單元中是否存在目標(biāo)，先要選定處理窗中的組成單元，然后對(duì)所有參考單元進(jìn)行平均，同時(shí) 乘以參數(shù)K以獲得檢測(cè)門限值。這里參數(shù)K的取值由環(huán)境噪聲分布規(guī)律以及系統(tǒng)所要達(dá)到 的檢測(cè)概率和虛警概率共同決定。最后，將待檢單元的數(shù)據(jù)采樣同檢測(cè)門限進(jìn)行比較如果 大于檢測(cè)門限，則認(rèn)為發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，可以進(jìn)行后續(xù)的數(shù)據(jù)處理；否則認(rèn)為目標(biāo)不存在。(5)目標(biāo)角度信息提取和計(jì)算本發(fā)明采用幅度和差式單脈沖測(cè)角算法提取和計(jì) 算目標(biāo)的角度信息，該算法基于的單脈沖系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖7所示。首先，雷達(dá)系統(tǒng)接收天線的 初級(jí)饋源形成圖8中示意的兩個(gè)3dB交叉的天線波束，同時(shí)對(duì)目標(biāo)回波信號(hào)進(jìn)行接收。如圖 7和圖9所示，兩波束接收到的回波信號(hào)通過單脈沖比較器形成和波束與差波束。然后，和、 差接收通道的輸出信號(hào)分別經(jīng)過下變頻，并由放大器及自動(dòng)增益控制(AGC)電路實(shí)現(xiàn)信號(hào) 幅度的放大和歸一化。兩路歸一化信號(hào)分別經(jīng)過前面所述步驟(1)至(4)中脈沖壓縮和校 正積累等信號(hào)處理過程，最后送至相位檢波器。相位檢波器的輸出電壓Διι稱為誤差電壓， 包含了目標(biāo)角度信息，這里給出其表達(dá)式
<formula>formula see original document page 7</formula>式中，F(xiàn)s (θ)與？，(9)分別為和、差通道的輸出電壓# = 0或π，由目標(biāo)位置偏 離和波束最大值的方向決定。用高斯函數(shù)對(duì)兩天線波束進(jìn)行擬合，從而可由和、差信號(hào)比值 計(jì)算得到目標(biāo)偏離天線波束指向的角度△θ
<formula>formula see original document page 7</formula>其中，參數(shù)a = 41nV^/A《5，參數(shù)Δ θ Q 5為天線波束的半功率點(diǎn)寬度。由此可見， 這種單脈沖測(cè)角方法的角度測(cè)量精度受誤差電壓測(cè)量精度及天線波束寬度影響。
權(quán)利要求
一種基于Keystone變換和相參積累的單脈沖測(cè)角方法，其特征在于該方法具體包括以下幾個(gè)步驟(1)回波信號(hào)脈沖壓縮針對(duì)本發(fā)明中采用的LFM信號(hào)，通過匹配濾波實(shí)現(xiàn)這一過程首先對(duì)與發(fā)射信號(hào)同步的雷達(dá)系統(tǒng)參考信號(hào)做FFT，得到頻域采樣值，并對(duì)該頻域采樣值取共軛，獲得匹配濾波器的頻域響應(yīng)；然后對(duì)目標(biāo)視頻回波信號(hào)同樣做FFT變換到頻域；將目標(biāo)回波的視頻信號(hào)與匹配濾波器的頻域響應(yīng)相乘，得到匹配濾波后的信號(hào)頻域波形；最后將濾波后的信號(hào)頻域波形進(jìn)行IFFT，得到回波信號(hào)的脈沖壓縮結(jié)果；(2)Keystone變換校正跨距離單元走動(dòng)將經(jīng)過步驟(1)脈沖壓縮處理后的多個(gè)回波脈沖稱為回波脈沖串；首先，對(duì)回波脈沖串內(nèi)的各脈沖進(jìn)行FFT變換到頻域；然后對(duì)回波脈沖串內(nèi)所有脈沖的頻譜進(jìn)行慢時(shí)間的伸縮變換，其伸縮幅度與頻率有關(guān)，用以消除由于目標(biāo)運(yùn)動(dòng)引起的頻譜成分和分布的改變；由于慢時(shí)間軸上的變量取值為離散形式，接下來采用sinc函數(shù)內(nèi)插技術(shù)實(shí)現(xiàn)上述伸縮變換；最后對(duì)插值后的各回波脈沖做IFFT，得到跨距離單元走動(dòng)校正后的回波脈沖串；(3)校正后脈沖串的相參積累由于DFT的濾波特性，即DFT處理可等效為一組窄帶多普勒濾波器，該校正后脈沖串的相參積累過程可通過對(duì)相參的脈沖串沿慢時(shí)間域做DFT實(shí)現(xiàn)；(4)基于CFAR的目標(biāo)檢測(cè)由于CFAR處理是在經(jīng)過步驟(3)的相參積累后得到的多普勒域進(jìn)行檢測(cè)，因此首先要對(duì)各距離門對(duì)應(yīng)的信號(hào)多普勒譜取模；為了判斷待檢單元中是否存在目標(biāo)，先要采用滑窗處理的方法選定處理窗中的組成單元；然后，對(duì)所有參考單元進(jìn)行平均，同時(shí)乘以參數(shù)K以獲得檢測(cè)門限值；最后，將待檢單元的數(shù)據(jù)采樣同檢測(cè)門限進(jìn)行比較如果大于門限則認(rèn)為發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，否則認(rèn)為目標(biāo)不存在；(5)目標(biāo)角度信息提取和計(jì)算本發(fā)明采用幅度和差式單脈沖測(cè)角算法提取和計(jì)算目標(biāo)的角度信息首先，雷達(dá)系統(tǒng)接收天線形成兩個(gè)3dB交叉的天線波束，同時(shí)對(duì)目標(biāo)回波信號(hào)進(jìn)行接收；兩波束接收到的回波信號(hào)通過單脈沖比較器形成和波束與差波束；然后，和、差接收通道的輸出信號(hào)分別經(jīng)過下變頻及信號(hào)幅度的放大和歸一化；兩路歸一化信號(hào)分別經(jīng)過前面所述步驟中脈沖壓縮和校正積累等信號(hào)處理過程；最后送至相位檢波器獲得誤差電壓，由誤差電壓計(jì)算得到目標(biāo)偏離天線波束指向的角度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于Keystone變換和相參積累的單脈沖測(cè)角方法，包括以下幾個(gè)步驟(1)對(duì)目標(biāo)回波的視頻信號(hào)進(jìn)行脈沖壓縮；(2)對(duì)脈壓后信號(hào)進(jìn)行Keystone變換以校正跨距離單元走動(dòng)；(3)對(duì)校正后脈沖串的相參積累處理；(4)基于CFAR的目標(biāo)檢測(cè)；(5)目標(biāo)角度信息的提取和計(jì)算。本發(fā)明能夠有效改善對(duì)目標(biāo)位置和運(yùn)動(dòng)信息的測(cè)量精度，且具有較為廣泛的適用性。
文檔編號(hào)G01S13/50GK101825707SQ201010139248
公開日2010年9月8日 申請(qǐng)日期2010年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月31日
發(fā)明者國(guó)鵬, 王俊, 雷鵬, 魏少明 申請(qǐng)人:北京航空航天大學(xué)