[发明专利]一种高速弹载雷达目标相参积累方法

说明书

技术领域

本发明属于雷达技术领域，涉及基于惯导数据的运动补偿的方法，具体地说是通过补偿径向速度以及径向加速度消减距离走动以及多普勒扩展现象，提高目标回波的积累能量。

背景技术

在经济持续增长的今天，国防发展在科技发展中占据了重要的地位，强有力的国防力量是国家繁荣昌盛的重要保证。在对海打击中，超音速导弹凭借其突防能力强的特点占据了重要的地位，有着广阔的应用前景，但是超高的飞行速度会给雷达导引头的目标检测带来一系列问题。

在雷达制导系统中，Chirp信号是一种常用的发射脉冲信号，其工作原理是通过发射的宽脉冲信号和目标回波信号进行匹配压缩得到窄Sinc包络。目标检测中，由于单个脉冲的回波能量有限，还需对压缩所得的Sinc包络进行相参积累来进一步提高信噪比。相参积累过程中，导弹高速运动会引起回波包络在不同脉冲重复周期之间发生走动，使得回波能量难以聚焦。当存在加速度或其他高次运动项时，回波信号的相位不再一致，能量会扩散到不同多普勒通道中，积累性能也会受到影响。为了提高目标回波的积累性能，需要对弹目之间的相对运动进行补偿。

目前，对于运动补偿方面的研究主要集中在包络对齐和相位补偿两个方面。对于包络对齐方法来说，刑盂道等人在2000年提出了基于范数1距离最小准则以及最小熵的方法，在减小计算量的同时能够对游动部件回波能达到比较好的对齐效果；王婷婷等人在2006年提出了包络插值移位法，来解决包络走动带来的相积累性能的下降问题，证实了该方法能够在低信噪比的条件下较长时间的实现有效积累，但是与此同时插值算法带来了巨大的计算量，虽然在包络对齐精度方面做的很出色，在一定程度上也降低了算法的效率；李春林等人在2013年使用Keystone变换来补偿距离走动带来的影响，但是Keystone也同样存在低信噪比下估计精度不佳的问题。

对于相位补偿方法，Xiang-Xia在2000年提出了Chirp-Fourier方法对离散的二次调频信号进行离散的Chirp-Fourier变换(DCFT，Discrete Chirp-Fourier Transform)能够使得结果最优；Guan J等人在2012年提出了自适应分数阶傅里叶变换方法来解决移动目标检测的问题；崔刚等人针对LFM信号解调算法耗时长，以及在低信噪比的情况下出现误判的问题，提出了一种基于二分法的LFM调频斜率估计方法，实验证明该方法能够有效的提高算法的可实施性，大大降低了算法的运算时间。

针对相参积累中存在的运动补偿问题，需要兼顾补偿精度和运算量。目前基于回波信息的补偿算法在简单的运动模型中有着较高的补偿精度，但在实际应用中，由于弹体与目标之间运动关系相对复杂，这些算法的性能会受到很大影响，同时高补偿精度带来的大运算量也会成为制约因素。因此在实际应用中，基于回波信息的补偿算法多用于实时性要求不高的系统当中。

发明内容

本发明的目的在于针对上述已有技术的基础上进一步研究相参积累中存在的运动补偿问题，提出一种高精度、高数据率的基于惯导数据的运动补偿方法。通过运动补偿能够解决径向速度带来的距离走动以及径向加速度带来的多普勒扩展。

实现本发明目的的技术方案是：首先将原始的快时间数据变换到频域当中进行处理，通过惯导数据计算出速度补偿相位，对速度进行运动补偿，再变回时域中用惯导数据中得到的加速度补偿相位对加速度进行补偿。其具体过程包括：计算第m个原始快时间数据，并对所述第m个原始快时间数据进行傅里叶变换，得到所述第m个原始快时间数据的频谱；根据惯导速度信息计算出速度补偿相位，并对所述第m个原始快时间数据的频谱进行速度补偿；将速度补偿后的第m个原始快时间数据的频谱进行逆傅里叶变换，得到第m个快时间数据；根据惯导加速度信息计算出加速度补偿相位，并对所述第m个快时间数据进行加速度补偿；将补偿后的各个快时间数据进行多脉冲积累得到积累信号。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1.本发明以匀加速运动为例，通过对回波包络项分析，发现其中v为径向速度，C为光速，B为信号带宽，N为累计脉冲数，T_r为脉冲重复周期，若当径向速度超出了上述约束，回波包络会出现较为严重的越距离走动现象，影响相参积累效果；对回波相位项分析发现多普勒扩展主要取决于径向速度和径向加速，因此只需要对径向速度和径向加速度进行运动补偿，就能很好的提高目标回波的积累性能，提高了系统的可实施性，与已有的方法相比较能够更有效的减少算法所消耗的时间。