[发明专利]基于频域多项式相位变换的高速机动目标参数估计方法

说明书

技术领域

本发明属于雷达信号处理和空间高速机动目标参数估计技术领域，特别是涉及一种基于频域多项式相位变换的高速机动目标参数估计方法。

背景技术

随着世界各军事强国对于空间信息的重视程度不断加深，对空间高速机动目标的监视已成为各国急需发展的高精尖技术。空间高速机动目标主要包括卫星、空间碎片等。由于这些空间高速机动目标的运动速度较快且带有加速度，如空间碎片一般能够达到7000m/s的速度，加速度可以达到20g，因此在空间中运行的飞行器很容易受到其侵袭，从而造成极大伤害。由于空间高速机动目标的运动速度快，并且机动能力强，回波信号微弱，从而在低信噪比下对空间高速机动目标进行参数估计而为后续目标识别就会带来较大困难。

目前针对目标参数估计的方法有Radon-Fourier变换方法(RFT)、分数阶Fourier变换(FRFT)、Radon-FRFT变换方法等。其中Radon-Fourier变换方法只能对匀速直线运动目标进行能量积累，且只能对目标进行速度估计。分数阶Fourier变换(FRFT)方法是针对没有距离徙动的机动目标回波信号进行变换处理，它将机动目标回波的线性调频信号在时频域内进行旋转然后进行相应的Fourier变换，即完成相参积累，但是该方法在脉冲数有限和信号能量分散到不同距离单元时很难获得较好的参数估计效果。同样Radon-FRFT变换方法在沿着机动目标参数轨迹取出数据时只能将整数单元的数据取出，由于机动目标距离走动量往往不是整数个距离单元，而是会出现走动分数个距离单元，故Radon-FRFT方法不能够较好地将机动目标数据取出并进行相应的分数阶Fourier变换处理，同样也不能直接用于空间高速机动目标的参数估计。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种基于频域多项式相位变换的高速机动目标参数估计方法。

为了达到上述目的，本发明提供的基于频域多项式相位变换的高速机动目标参数估计方法包括按顺序进行的下列步骤：

1)将天基雷达接收到的高速机动目标回波数据进行脉冲压缩处理；

2)沿上述经过脉冲压缩处理后数据的距离单元向进行快速傅里叶变换处理，得到距离频域-慢时间数据并留一个相同的备份数据，接着沿备份的距离频域-慢时间数据的慢时间向进行延时处理；

3)将上述未经过延时和经过延时的距离频域-慢时间数据的共轭进行相乘以得到带有延时量的距离频域-慢时间数据并留一个备份数据；然后沿带有延时量的距离频域-慢时间数据的距离频域向进行逆快速傅里叶变换以得到经过频域多项式相位变换后的距离单元-慢时间数据；

4)沿步骤3)中得到的经过频域多项式相位变换后得到的距离单元-慢时间数据的慢时间向进行快速傅里叶变换，以得到用于目标加速度估计的距离单元-多普勒数据；接着将得到的距离单元-多普勒数据中的最大值求出，并把最大值所对应的距离单元和多普勒频率求出，利用求出的多普勒频率值估计得到目标加速度值；

5)利用步骤4)中得到的最大值所在的距离单元求出目标的速度范围，在速度范围内进行搜索，根据搜索结果和加速度估计值构造距离频域补偿项，并将补偿项与步骤3)中得到的带有延时量的距离频域-慢时间备份数据相乘；将乘积先沿距离频域进行逆快速傅里叶变换，再沿慢时间向进行快速傅里叶变换以得到用于速度估计的距离单元-多普勒数据；

6)将步骤5)中得到的距离单元-多普勒数据中第一个距离单元内数据的最大值求出，然后将最大值对应的速度搜索值取出并一同放到速度估计信息矩阵中；重复步骤5)至步骤6)操作直到目标速度范围搜索完为止；最后将速度估计信息矩阵存储的所有最大值中的峰值求出，并将峰值对应的速度搜索值作为目标速度的估计结果。

在步骤2)中，所述的沿经过脉冲压缩处理后数据的距离单元向进行快速傅里叶变换处理，得到距离频域-慢时间数据并留一个相同的备份数据，接着沿备份的距离频域-慢时间数据的慢时间向进行延时处理的方法是：

设天基雷达接收到的经过脉冲压缩处理后的信号表达式为：