基于迭代滑窗傅里葉變換的雷達慢時間維頻譜構(gòu)建方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于迭代滑窗傅里葉變換的雷達慢時間維頻譜構(gòu)建方法，包括以下步驟：S01、在得到第n次探測回波信號Pn(M)時，用Pn(M)替換掉上一個滑窗Sa(M,N)內(nèi)最原始的探測回波信號Pa(M)，得到新的滑窗Sa+1(M,N)，其中滑窗Sa(M,N)包括N次探測回波信號，即滑窗寬度為N，每個探測回波信號包括M個距離單元，且n＞N；S02、對滑窗Sa+1(M,N)內(nèi)的全部距離單元做N點傅立葉變換，得到滑窗Sa+1(M,N)的慢時間維頻譜矩陣Fa+1(M,N)。本發(fā)明的基于迭代滑窗傅里葉變換的雷達慢時間維頻譜構(gòu)建方法具有運算速度快、頻譜構(gòu)建效率高等優(yōu)點。
【專利說明】
基于迭代滑窗傅里葉變換的雷達慢時間維頻譜構(gòu)建方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明主要涉及超寬帶雷達探測技術(shù)領(lǐng)域，特指一種基于迭代滑窗傅里葉變換的 雷達慢時間維頻譜構(gòu)建方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 超寬帶雷達具有很高的分辨率以及良好的障礙穿透能力，廣泛地應(yīng)用于災害救 援、反恐偵察等領(lǐng)域中。在使用超寬帶雷達對隱蔽的受困人體目標(如廢墟掩埋人員、被劫 持人質(zhì)等)進行探測時，需要積累多次探測回波信號，并在不同的距離單元構(gòu)建慢時間維頻 譜，提取呼吸、心跳、微動等頻率，以判斷是否存在受困人員目標，確定受困人員位置。而目 前采用傳統(tǒng)的基于傅里葉變換獲得慢時間維頻譜的方法，對于每次探測回波信號均需要進 行大量的計算，計算過程繁瑣，費時較長。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題就在于:針對現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一 種運算速度快、頻譜構(gòu)建效率高的基于迭代滑窗傅里葉變換的雷達慢時間維頻譜構(gòu)建方 法。
[0004] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為：
[0005] S01、在得到第η次探測回波信號?"(1〇時，用Pn(M)替換掉上一個滑窗S a(M，N)內(nèi)最 原始的探測回波信號Pa(M)，得到新的滑窗Sa+1(M，N)，其中滑Φ5 3(Μ，Ν)包括N次探測回波信 號，即滑窗寬度為Ν，每個探測回波信號包括Μ個距離單元，且η>Ν;
[0006] S02、對滑窗Sa+1(M，N)內(nèi)的全部距離單元做Ν點傅立葉變換，得到滑窗S a+1(M，N)的 慢時間維頻譜矩陣Fa+1 (Μ，N)。
[0007] 優(yōu)選地，在步驟S02中，依次對滑窗Sa+1(M，N)的全部距離單元按照公式（1)做N點傅 立葉變換，其中公式(1)為：
[0008] Fa+i(m，i) = [Fa(m，i)-Pa(m)]*a(i)+Pn(m)*P(i) (1)
[0009] 其中i = l，2,…，N;m表示第m個距離單元;Fa(m，i)為Sa(M，N)中第m個距離單元的慢 時間維頻譜;P a(m)為最原始的探測回波信號中第m個距離單元;α(Ν)和β(Ν)為矢量更新系 數(shù)，
[0010] α(?) =θχρ{2πj(i-1 )/N},
[0011] 0(i)=exp{-2Jij(i-l)(N-l)/N} (2)
[0012] 其中j表示虛數(shù)單位。
[0013] 優(yōu)選地，在步驟SOI中，將Pn(M)按照公式(3)更新滑內(nèi)的探測回波信號， 得到滑窗S a+1(M，N)，其中公式(3)為：
[0014] Pn(M)=Pn%N(M) (3)
[0015] 其中n>N，且從N+1依次遞增，％表示取余運算，N為滑窗寬度。
[0016]優(yōu)選地，初始滑窗Si(M，N)的慢時間維頻譜矩陣Fi(M，N)的產(chǎn)生過程為:對第一次累 積滿的滑窗Si(M，N)中的全部距離單元，沿著慢時間維做N點快速傅里葉變換，得到慢時間 維頻譜矩陣Fi(M，N)，
[0018] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：
[0019] 本發(fā)明的基于迭代滑窗傅里葉變換的雷達慢時間維頻譜構(gòu)建方法，用每次新獲得 的當前探測回波信號更新滑窗內(nèi)最原始的探測回波信號，當前對應(yīng)的慢時間維頻譜則可在 原有的慢時間維頻譜的基礎(chǔ)上快速進行迭代更新，從而使頻譜構(gòu)建效率更高。
【附圖說明】
[0020] 圖1為本發(fā)明的方法流程圖。
【具體實施方式】
[0021] 以下結(jié)合說明書附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步描述。
[0022] 如圖1所示，本實施例的基于迭代滑窗傅里葉變換的超寬帶雷達慢時間維頻譜構(gòu) 建方法，包括以下步驟：
[0023] S01、在得到第η次探測回波信號?"(1〇時，用Pn(M)替換掉上一個滑窗S a(M，N)內(nèi)最 原始的探測回波信號Pa(M)，得到新的滑窗Sa+1(M，N)，其中滑Φ53(Μ，Ν)包括N次探測回波信 號，即滑窗寬度為Ν，每個探測回波信號包括Μ個距離單元，且η>Ν;
[0024] S02、對滑窗Sa+1(M，N)內(nèi)的全部距離單元做Ν點傅立葉變換，得到滑窗S a+1(M，N)的 慢時間維頻譜矩陣Fa+1 (Μ，N)。
[0025]本實施例中，在步驟S02中，依次對滑窗Sa+1(M，N)的全部距離單元按照公式（1)做N 點傅立葉變換，其中公式(1)為：
[0026] Fa+i(m，i) = [Fa(m，i)-Pa(m)]*a(i)+Pn(m)*0(i) (1)
[0027] 其中i = l，2,…，N;m表示第m個距離單元;Fa(m，i)為Sa(M，N)中第m個距離單元的慢 時間維頻譜;Pa(m)為最原始的探測回波信號中第m個距離單元;a(N)和β(Ν)為矢量更新系 數(shù)，
[0028] α(?) =θχρ{2πj(i-1 )/N},
[0029] P(i)=exp{-23ij(i-l)(N-l)/N} (2)
[0030] 其中j表示虛數(shù)單位。可以看出，當前滑窗的慢時間維頻譜得到后，后續(xù)新探測回 波信號對應(yīng)更新后的滑窗，其慢時間維頻譜即可根據(jù)上式進行快速實時迭代更新，其運算 速度快，頻譜構(gòu)建效率高，對應(yīng)的探測效率更高。
[0031] 本實施例中，在步驟SO 1中，將Pn(M)按照公式(3)更新滑，N)內(nèi)的探測回波信 號，得到滑窗Sa+1(M，N)，其中公式(3)為：
[0032] Pn(M)=Pn%N(M) (3)
[0033] 其中n>N，且從N+1依次遞增，％表示取余運算，N為滑窗寬度。
[0034]本實施例中，初始滑窗Si (Μ，N)的慢時間維頻譜矩陣Fi (Μ，N)的產(chǎn)生過程為:對第一 次累積滿的初始滑窗SKM，N)中的全部距離單元，沿著慢時間維做N點快速傅里葉變換，得 到慢時間維頻譜矩陣Fi(Μ，N)，
[0036] 在具體應(yīng)用時，當?shù)玫降贜次探測回波信號時（設(shè)定N為2的整數(shù)次冪），滑窗積累 滿，用矩陣31(11少)表示第一次累積滿的滑窗，包含探測回波信號？ 1少2，？3，一，？~;依次對51 (Μ，N)中全部距離單元，沿著慢時間維做N點快速傅里葉變換，得到慢時間維頻譜矩陣Fi (M， N)；
[0037] 對于第N+1次探測回波信號PN+1(M)，用PN+1(M)替換滑Φ5ΚΜ，Ν)中的探測回波信號 Pi(Μ)，得到滑窗S2(Μ，Ν)，包括探測回波信號ΡΝ+1，Ρ2，Ρ 3，…，ΡΝ;
[0038] 對于滑窗32(1，《中第m個距離單元，按照公式(5)，計算得到距離單元m的Ν點傅里 葉變換，構(gòu)建慢時間維頻譜，其中公式(5)如下：
[0039]
[0040] 其中 i = l，2,…，Ν。
[0041]依次對滑窗S2(M，N)的全部距離單元，按照公式(5)，計算每個距離單元的N點傅立 葉變換，即可得到滑窗&(11少)的慢時間維頻譜矩陣f2(m，n);
[0042]當?shù)玫胶罄m(xù)的糾2，糾3，糾4，~次探測回波時，重復上述操作，即可快速更新構(gòu)建 慢時間維頻譜矩陣。
[0043]以上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，本發(fā)明的保護范圍并不僅局限于上述實施例， 凡屬于本發(fā)明思路下的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護范圍。應(yīng)當指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的 普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理前提下的若干改進和潤飾，應(yīng)視為本發(fā)明的保護 范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種基于迭代滑窗傅里葉變換的雷達慢時間維頻譜構(gòu)建方法，其特征在于，包括以 下步驟： 501、 在得到第η次探測回波信號?"(1〇時，用Pn(M)替換掉上一個滑窗Sa(M，N)內(nèi)最原始 的探測回波信號?^)，得到新的滑窗S a+1(M，N)，其中滑Φ53(Μ，Ν)包括N次探測回波信號，即 滑窗寬度為Ν，每個探測回波信號包括Μ個距離單元，且η>Ν; 502、 對滑窗Sa+1(M，N)內(nèi)的全部距離單元做Ν點傅立葉變換，得到滑窗Sa+1(M，N)的慢時 間維頻譜矩陣F a+1(M，N)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于迭代滑窗傅里葉變換的雷達慢時間維頻譜構(gòu)建方法，其 特征在于，在步驟S02中，依次對滑窗Sa+1(M，N)的全部距離單元按照公式（1)做N點傅立葉變 換，其中公式(1)為： Fa+i(m，i) = [Fa(m，i)-Pa(m)]*a(i)+Pn(m)*P(i) (1) 其中i = l，2,…，N;m表示第m個距離單元;Fa(m，i)為Sa(M，N)中第m個距離單元的慢時間 維頻譜;Pa(m)為最原始的探測回波信號中第m個距離單元;a(N)和β(Ν)為矢量更新系數(shù)， a(i) = exp{23ij(i-l)/N}, 0(i) = exp{-2Jij(i-l)(N-l)/N} (2) 其中j表示虛數(shù)單位。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于迭代滑窗傅里葉變換的雷達慢時間維頻譜構(gòu)建方法，其 特征在于，在步驟SOI中，將Pn(M)按照公式(3)更新滑內(nèi)的探測回波信號，得到滑 窗S a+1(M，N)，其中公式(3)為： Pn(M)=Pn%N(M) (3) 其中n>N，且從N+1依次遞增，％表示取余運算，N為滑窗寬度。4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項所述的基于迭代滑窗傅里葉變換的雷達慢時間維頻 譜構(gòu)建方法，其特征在于，初始滑窗Si (Μ，N)的慢時間維頻譜矩陣Fi (Μ，N)的產(chǎn)生過程為:對 第一次累積滿的滑窗Si(M，N)中的全部距離單元，沿著慢時間維做N點快速傅里葉變換，得 到慢時間維頻譜矩陣F:(Μ，N)，
【文檔編號】G01S7/41GK105866761SQ201610479118
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年6月27日
【發(fā)明人】韓明華, 王生水, 衣曉飛
【申請人】湖南華諾星空電子技術(shù)有限公司