基于rmdcft的空間超高速機動目標(biāo)檢測方法
【專利摘要】一種基于RMDCFT的空間超高速機動目標(biāo)檢測方法。其首先利用空間目標(biāo)運動參數(shù)的先驗信息，在常規(guī)Radon-傅里葉變換方法基礎(chǔ)上做出修正，并在已知目標(biāo)運動參數(shù)范圍內(nèi)進行搜索，從而沿目標(biāo)運動軌跡取出目標(biāo)回波信號，同時也在常規(guī)修正離散線性調(diào)頻傅里葉變換方法上進行修正，并對取出的目標(biāo)回波信號進行變換處理，從而可以得到目標(biāo)調(diào)頻率的估計，并在此基礎(chǔ)上補償回波二次相位，對目標(biāo)回波信號進行相干積累并實現(xiàn)目標(biāo)檢測。本方法不需要預(yù)知或估計目標(biāo)速度模糊數(shù)，適合用于CPI有限且低信噪比的情況。將仿真結(jié)果與MTD、Radon-傅里葉變換、FRFT、RFRFT檢測方法的處理結(jié)果進行比較，實驗結(jié)果表明本方法能在CPI有限且較低信噪比時有效的檢測到目標(biāo)，從而證明了本方法的有效性。
【專利說明】基于RMDCFT的空間超高速機動目標(biāo)檢測方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于雷達(dá)信號處理和機動目標(biāo)檢測【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是設(shè)及一種基于 Radon-修正離散線性調(diào)頻傅里葉變換（RMDCFT)的空間超高速機動目標(biāo)檢測方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 空間目標(biāo)包括空間中的衛(wèi)星、導(dǎo)彈、空間碎片等，近年來隨著空間目標(biāo)數(shù)量的急劇 增加，對飛行器的發(fā)射、在軌安全運行和國±防空都造成了較為嚴(yán)重的威脅，所W對空間目 標(biāo)進行檢測，從而及早發(fā)現(xiàn)來襲的空間目標(biāo)，并為預(yù)警提供較長的時間就變得尤為重要。天 基雷達(dá)W衛(wèi)星作為平臺，能夠為空間目標(biāo)探測和深空成像等功能的實現(xiàn)提供可能，其具有 監(jiān)視范圍廣、實時性強、作戰(zhàn)有效性和生存能力高等特點，并且能夠探測到現(xiàn)有雷達(dá)系統(tǒng)無 法達(dá)到的深廣范圍，不受地形和國±面積的限制，所W天基雷達(dá)將成為未來監(jiān)視雷達(dá)發(fā)展 的必然趨勢。目前只有美國和俄羅斯具有相對完善的空間監(jiān)視網(wǎng)，隨著對空間目標(biāo)進行探 測任務(wù)的日益緊迫，建設(shè)國家獨立的空間監(jiān)視網(wǎng)將變得愈加重要。
[0003] 天基雷達(dá)探測的空間目標(biāo)通常具有較高運動速度和加速度，如彈道導(dǎo)彈在主動段 火箭巨大推力作用下速度可W達(dá)到7000m/s，空間碎片速度則可W達(dá)到lOKm/s ;短距空空 導(dǎo)彈的最大過載超過了 50g，中距空空導(dǎo)彈加速度可W達(dá)到20g。由于所探測的空間目標(biāo)的 運動特點，目標(biāo)的回波信號在雷達(dá)相干處理時間（CPI)內(nèi)會產(chǎn)生跨距離單元走動和多普勒 走動的問題，同時由于目標(biāo)處于超高速運動狀態(tài)，而且雷達(dá)對于目標(biāo)的探測時間相對有限， 所W在低信噪比和有限的CPI內(nèi)，如何有效地實現(xiàn)對存在距離走動和多普勒走動的目標(biāo)回 波信號進行能量積累已成為天基雷達(dá)探測空間目標(biāo)要解決的關(guān)鍵問題。
[0004] 目前用于校正距離走動的方法有譜峰跟蹤方法、最小滴法、包絡(luò)相關(guān)對齊方法；由 于該=種方法對目標(biāo)回波信號的信噪比要求較高，所W在天基雷達(dá)接收到的微弱回波信號 情況下難W獲得較好的包絡(luò)對齊效果。而當(dāng)目標(biāo)存在加速度時，Keystone變換方法則無法 校正由于加速度帶來的距離彎曲現(xiàn)象。
[0005] 而Radon-傅里葉變換方法通過捜索距離和速度，能夠沿著目標(biāo)軌跡取出目標(biāo)回 波數(shù)據(jù)并做相干積累，在目標(biāo)回波存在距離走動現(xiàn)象時能夠?qū)夭芰窟M行有效積累。該 方法在信噪比較低的情況下同樣適用，但常規(guī)Radon-傅里葉變換方法只能用于檢測勻速 運動的目標(biāo)。
[0006] 針對解決多普勒走動的方法如Wigner-Ville分布方法，由于其為一個非線性運 算，并且存在交叉項的干擾，因此在低信噪比的條件下很難獲得較好的檢測性能。另外，分 數(shù)階傅里葉變換（FRFT)和Radon-FRFT(RFRFT)是兩種用于補償多普勒走動現(xiàn)象的方法，但 在有距離走動、積累脈沖數(shù)有限的情況時FRFT補償性能比較有限，所W FRFT和RFRFT不能 有效地檢測到空間目標(biāo)。
[0007] 而修正離散線性調(diào)頻傅里葉變換（MDCFT)方法能夠消除常規(guī)離散線性調(diào)頻傅里 葉變換值CFT)方法對于采樣點數(shù)和調(diào)頻參數(shù)的限制，因此實用性得到提高，但在空間目標(biāo) 速度較高時，回波信號的中屯、頻率會超過MDCFT中屯、頻率不模糊范圍，所W不利于后續(xù)對 目標(biāo)能量的積累檢測，從而不能直接用于空間超高速機動目標(biāo)的檢測。而目前還尚未出現(xiàn) 在常規(guī)的Radon-傅里葉變換和MDCFT方法基礎(chǔ)上進行修正并將兩種方法的突出優(yōu)勢結(jié)合 應(yīng)用在空間超高速機動目標(biāo)檢測技術(shù)方面的相關(guān)研究成果。


【發(fā)明內(nèi)容】

[000引為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種基于RMDCFT的空間超高速機動 目標(biāo)檢測方法。
[0009] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的基于RMDCFT的空間超高速機動目標(biāo)檢測方法 包括按順序進行的下列步驟：
[0010] 1)對天基雷達(dá)接收到的總回波信號進行解調(diào)和脈沖壓縮處理；
[0011] 2)對上述解調(diào)和脈沖壓縮后的信號利用RMDCFT變換在先驗得到的目標(biāo)速度、距 離和調(diào)頻率范圍內(nèi)對目標(biāo)回波信號進行捜索而得到機動目標(biāo)回波信號，然后在上述信號基 礎(chǔ)上進行相應(yīng)濾波變換處理，并在距離-速度域中根據(jù)峰值位置估計得到目標(biāo)的初始速 度，同時得到目標(biāo)距離和調(diào)頻率的估計值；
[0012] 3)在步驟2)基礎(chǔ)上確定機動目標(biāo)回波信號中屯、頻率、目標(biāo)距離和調(diào)頻率的范圍， 并在上述確定的范圍中用RMDCFT變換對目標(biāo)回波信號進行捜索，即在步驟2)得到的機動 目標(biāo)回波數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上再次進行濾波變換處理，在調(diào)頻率-中屯、頻率域中根據(jù)峰值位置得到 目標(biāo)的調(diào)頻率精估計值；
[0013] 4)利用步驟3)中估計得到的目標(biāo)調(diào)頻率的精估計值對回波信號的二次相位進行 補償，進而在修正常規(guī)Radon-傅里葉變換方法基礎(chǔ)上沿目標(biāo)軌跡進行相干積累，從而使得 回波信號能量得到有效積累，最后用于后續(xù)的單元平均恒虛警檢測。
[0014] 在步驟2)中，所述的對解調(diào)和脈沖壓縮后的信號利用RMDCFT變換在先驗得到的 目標(biāo)速度、距離和調(diào)頻率范圍內(nèi)對目標(biāo)回波信號進行捜索而得到機動目標(biāo)回波信號，然后 在上述信號基礎(chǔ)上進行相應(yīng)濾波變換處理，并在距離-速度域中根據(jù)峰值位置估計得到目 標(biāo)的初始速度，同時得到目標(biāo)距離和調(diào)頻率的估計值的方法為：
[0015] 機動目標(biāo)回波信號為：
[0016]

【權(quán)利要求】
1. 一種基于RMDCFT的空間超高速機動目標(biāo)檢測方法，其特征在于，所述的方法包括按 順序進行下列的步驟： 1) 對天基雷達(dá)接收到的總回波信號進行解調(diào)和脈沖壓縮處理； 2) 對上述解調(diào)和脈沖壓縮后的信號利用RMDCFT變換在先驗得到的目標(biāo)速度、距離和 調(diào)頻率范圍內(nèi)對目標(biāo)回波信號進行搜索而得到機動目標(biāo)回波信號，然后在上述信號基礎(chǔ)上 進行相應(yīng)濾波變換處理，并在距離-速度域中根據(jù)峰值位置估計得到目標(biāo)的初始速度，同 時得到目標(biāo)距離和調(diào)頻率的估計值； 3) 在步驟2)基礎(chǔ)上確定機動目標(biāo)回波信號中心頻率、目標(biāo)距離和調(diào)頻率的范圍，并在 上述確定的范圍中用RMDCFT變換對目標(biāo)回波信號進行搜索，即在步驟2)得到的機動目標(biāo) 回波數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上再次進行濾波變換處理，在調(diào)頻率-中心頻率域中根據(jù)峰值位置得到目標(biāo) 的調(diào)頻率精估計值； 4) 利用步驟3)中估計得到的目標(biāo)調(diào)頻率的精估計值對回波信號的二次相位進行補 償，進而在修正常規(guī)Radon-傅里葉變換方法基礎(chǔ)上沿目標(biāo)軌跡進行相干積累，從而使得回 波信號能量得到有效積累，最后用于后續(xù)的單元平均恒虛警檢測。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于RMDCFT的空間超高速機動目標(biāo)檢測方法，其特征在于： 在步驟2)中，所述的對解調(diào)和脈沖壓縮后的信號利用RMDCFT變換在先驗得到的目標(biāo)速度、 距離和調(diào)頻率范圍內(nèi)對目標(biāo)回波信號進行搜索而得到機動目標(biāo)回波信號，然后在上述信號 基礎(chǔ)上進行相應(yīng)濾波變換處理，并在距離-速度域中根據(jù)峰值位置估計得到目標(biāo)的初始速 度，同時得到目標(biāo)距離和調(diào)頻率的估計值的方法為： 機動目標(biāo)回波信號為：
波信號的調(diào)頻率； 將目標(biāo)在距離門-慢時間域中的回波信號逐個取出，然后在此基礎(chǔ)上進行第一次修正 的匹配傅里葉變換，即相應(yīng)地匹配目標(biāo)的速度和調(diào)頻率，在距離-速度域內(nèi)根據(jù)峰值位置 得到目標(biāo)初始速度的估計值，并同時得到目標(biāo)距離和調(diào)頻率的估計值。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于RMDCFT的空間超高速機動目標(biāo)檢測方法，其特征在于： 在步驟3)中，所述的在步驟2)基礎(chǔ)上確定機動目標(biāo)回波信號中心頻率、目標(biāo)距離和調(diào)頻率 的范圍，并在上述確定的范圍中用RMDCFT變換對目標(biāo)回波信號進行搜索，即在步驟2)得到 的機動目標(biāo)回波數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上再次進行濾波變換處理，在調(diào)頻率-中心頻率域中根據(jù)峰值位 置得到目標(biāo)的調(diào)頻率精估計值的方法是： 利用步驟2)中得到的目標(biāo)初始速度、目標(biāo)距離和調(diào)頻率估計值，確定目標(biāo)回波中心頻 率、距離和調(diào)頻率的范圍，然后在此范圍中對目標(biāo)回波數(shù)據(jù)進行中心頻率、調(diào)頻率和距離的 精搜索處理，在搜索取得目標(biāo)回波數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上做第二次修正的匹配傅里葉變換，此時匹 配傅里葉變換所匹配的是目標(biāo)的中心頻率和調(diào)頻率，在中心頻率-調(diào)頻率域內(nèi)根據(jù)峰值位 置得到目標(biāo)的調(diào)頻率精估計值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于RMDCFT的空間超高速機動目標(biāo)檢測方法，其特征在于： 在步驟4)中，所述的利用步驟3)中估計得到的目標(biāo)調(diào)頻率的精估計值對回波信號的二次 相位進行補償，進而在修正常規(guī)Radon-傅里葉變換方法基礎(chǔ)上沿目標(biāo)軌跡進行相干積累， 從而使得回波信號能量得到有效積累，最后用于后續(xù)的單元平均恒虛警檢測的方法是： 用步驟3)中得到的目標(biāo)回波信號調(diào)頻率精估計結(jié)果補償回波信號的二次相位，然后 進行相干積累處理，在相干積累目標(biāo)能量后進行單元平均恒虛警檢測，從而判斷目標(biāo)有無， 完成檢測。
【文檔編號】G01S13/50GK104502906SQ201410749457
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月9日
【發(fā)明者】吳仁彪, 馬頔, 李海 申請人:中國民航大學(xué)