[发明专利]实现振动干扰条件下旋转目标参数估计的方法

说明书

本发明提供一种实现振动干扰条件下旋转目标参数估计的方法，引入频段介于微波与激光之间的窄带太赫兹雷达系统，通过逆Radon变换、时频分析及其逆变换等信号处理手段，旨在提供快速有效的信号处理方法，使得对于伴随着振动干扰的旋转目标，既可以实现振动干扰的分离估计和补偿，又可以实现旋转的参数估计和图像重构。该方法高效稳健，且同时不增加系统复杂度。

技术领域

本发明涉及雷达信号处理技术和雷达目标识别技术领域，具体的涉及一种实现振动干扰条件下旋转目标参数估计的方法。

背景技术

利用雷达手段实现目标运动特征的提取是一种广泛使用的方法，具有全天时、全天候、高精度等特点，在遥感测量、军事侦察等方面具有十分重要的应用。太赫兹(Terahertz,THz)频段通常指频率在0.1THz到10THz(对应波长30μm-3mm)之间的电磁波，其频率介于毫米波与红外光之间，处于宏观电子学向微观光子学的过渡频段，在电磁波谱中占有很特殊的位置，具有与其它波段不同的特殊性质。近年来，随着太赫兹源、检测和相关器件的突破，太赫兹雷达技术发展迅速，在高分辨成像和运动精细测量方面逐渐显现出其优势。

微动(Micro-motion)指的是目标或目标部件除质心平动以外的振动、转动等微小运动，最早由美国海军实验室的V.C.Chen教授提出，由微动引起的多普勒频移称为微多普勒(Micro-Doppler)。旋转式是一种典型的微动方式，在的生活中普遍存在，比如直升机旋翼的运动，地面雷达天线的运动等等，利用雷达设备对这些旋转目标进行监测有十分重要的意义。但是这些旋转目标在运动中由于机械原因或者外部作用力的原因往往会伴随着振动干扰，对这些目标振动情况的监测同样具有十分重要的意义，可以为设备运行状态和安全性提供重要的辅助信息。

目前针对目标旋转和振动的研究主要是采用微波雷达和激光雷达两个方面。对于旋转目标的研究主要集中在微波雷达系统。由于旋转目标往往具有较大的旋转半径或者角速度，因此需要一定的波束宽度才能覆盖目标；此外，旋转目标在微波段的微多普勒值一般在几百至几万赫兹的范围，处于一个既能清晰观测微动现象又不至于严重混叠的区间。因此，利用微波雷达进行旋转目标参数估计和成像具有一定优势。

现有技术中往往将目标旋转和振动单独研究，利用微波段雷达系统研究旋转目标，利用激光雷达系统研究振动目标。微波段雷达系统虽然可以实现旋转目标的参数估计和图像重构，但是对于其同时存在的振动信息无法获取。激光雷达系统具有微多普勒敏感性，可以获得目标的振动信息，但是对于旋转这个主运动分量，则由于微多普勒模糊效应而难以实现估计。

发明内容

本发明的目的在于提供一种实现振动干扰条件下旋转目标参数估计的方法，该发明解决了现有技术中目标振动干扰的参数估计和精确补偿、目标旋转的精确参数估计和图像重构无法同时实现；对目标物旋转分量参数估计精度受振动干扰影响严重的技术问题。

本发明提供了一种实现振动干扰条件下旋转目标参数估计的方法，包括以下步骤：

步骤S100：通过窄带雷达获取待处理对象的回波信号，对回波信号进行时频分析得到待处理对象的微多普勒曲线，对所得微多普勒曲线进行逆Radon变换，得到旋转分量参数粗估计值，待处理对象为带有振动干扰的旋转目标；

步骤S200：根据旋转分量参数粗估计值和待处理对象的微多普勒曲线设计得到正弦掩膜，提取回波信号时频分布图上正弦掩膜处的值作为提取值，并对提取值进行质心提取后，以质心绘制得到微多普勒质心曲线，对微多普勒质心曲线依序进行傅里叶变换和频域滤波处理得到振动分量参数和旋转分量参数；

步骤S300：对提取值进行逆时频分析，得到含有振动干扰的旋转目标回波信号，根据振动分量参数构建补偿信号，对待处理对象的回波信号进行振动补偿得到旋转回波；

步骤S400：对旋转回波信号进行时频分析，得到正弦形式的旋转微多普勒曲线，然后对正弦形式的旋转微多普勒曲线进行逆Radon变换，得到旋转目标的重构图像。