[发明专利]一种多普勒偏移测量方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及数字信号处理技术领域，尤其涉及一种多普勒偏移测量方法及其装置，具体涉及对移动目标在多个探测器下得到的样本，进行目标多普勒偏移的高精度测量。

背景技术

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，SAR)系统中，移动目标的多普勒偏移估计与检测是至关重要的问题，这是因为若多普勒频移测量准确，则非常有益于对目标进行高精度速度测量、目标跟踪与定位等，因而引起国内外相关学者的普遍关注。

多普勒频移的发生，是因为探测移动目标时，由于移动目标和探测器之间的相对移动，会产生多普勒效应，即产生多普勒偏移，该偏移与目标的速度和位置密切相关。文献[1][2][3]阐述了合成孔径雷达的工作原理，并指出可以通过综合处理雷达发射出电磁脉冲信号和接收目标回波返回的信号，进而计算出多普勒参数。因此，信号处理算法设计是多普勒频移估计的关键。

但是现在SAR雷达探测的发射波频率普遍偏高，大多数工作在X波段(8-12GHz)，因而文献[4]提出多频天线阵合成孔径雷达模型，该模型把单个高频频段的多普勒频移测量简化为多个低频频段的多普勒频移测量来实现，因而降低了系统的硬件成本。

文献[4]之所以可以实现多个低频频段的多普勒频移测量，是因为引用了中国古老的余数定理。中国余数定理(Chinese Remainder Theorem,CRT)解决的问题是：为重构某一未知整数N(往往很大)，给定的只有一组相互之间满足互素关系的整数模值：M₁,M₂,…,M_L，及其未知整数N对各模值M_i的模除结果r_i(即余数r_i,满足r_i＝N mod M_i),i＝1,…,L，从这些个余数r_i(往往很小)重构未知整数N的问题。

正因为CRT可从多个小余数中精确重构出未知的大整数。因而中国余数定理[5][6]在很多领域如密码学[6]，信道编码[7][8]，信号处理[5][9][10][11]，以及雷达系统[12]-[23]等具有巨大的应用。

由于传统CRT只能估计未知整数，故文献[12][13]将每路信号的快速傅里叶变换(Fast Fourier Transformation，FFT)估计中直接取峰值频率估计作为余数，而舍弃了小数部分，这不可避免的降低估计精度。因而基于CRT的多普勒频移估计还存在很大的精度提高空间。

发明内容

本发明提供了一种多普勒偏移测量方法及其装置，本发明在合成孔径雷达的探测下对移动目标的多普勒偏移进行检测，详见下文描述：

一种多普勒偏移测量方法，所述方法包括以下步骤：

用本地L路不同低频频段的接收天线阵列对同一移动目标做探测，接收得到L路SAR信号，并存储；

对L路SAR信号分别进行快速傅里叶变换以及汉宁双窗全相位快速傅里叶变换，分别得到幅度谱和相位谱；

对峰值位置用相位差频率校正法进行谱校正，得到校正之后的峰值位置估计，进而求出余数信息；

利用各路谱校正得到的余数信息，按照闭合解析形式的中国余数定理对这些余数处理，以重构出目标信号的多普勒偏移估计。

所述对峰值位置用相位差频率校正法进行谱校正，得到校正之后的峰值位置估计，进而求出余数信息的操作具体为：

1)找出F_ai(k)和F_i(k)的峰值谱位置k＝k^*，分别找出峰值位置的相位信息并计算差值，

2)根据求取偏差因子△k，其中，

3)根据偏差因子△k进行频率校正，具体为

若峰值谱线处于k＝k^*的位置上，λ为发射波波长，则校正后的余数信息估计值为

R^=(k*+Δk)Gλ]]>

其中，G为正整数。