[发明专利]一种运动平台雷达多普勒质心精确估计方法

说明书

本发明提供一种运动平台雷达多普勒质心精确估计方法，属于雷达信号处理领域。本发明根据运动平台雷达正前视区域目标多普勒频率分布的对称性，基于正前视目标回波在距离‑多普勒域存在边缘性特点，采用基于Sobel算子的目标形态学边缘检测方法，检测距离‑多普勒域最高多普勒频率分布曲线，实现较低信噪比条件下雷达多普勒质心的精确估计，克服现有多普勒质心估计方法惯导系统测量精度要求高、场景对比度依赖性强等问题，为雷达系统参数精确估计及雷达高分辨成像奠定基础。

技术领域

本发明属于雷达信号处理领域，特别涉及一种运动平台雷达多普勒质心精确估计方法。

背景技术

在合成孔径雷达和多普勒波束锐化等成像技术中，多普勒质心估计是实现雷达高分辨成像的关键。传统雷达多普勒质心估计通常根据惯导系统获得运动平台参数，但是飞行的不稳定性、惯性及姿态传感器测量误差等问题，会对多普勒质心估计造成较大误差。

为实现运动平台多普勒质心的准确估计，现有技术中有一种基于GPS与IMU信息的运动平台多普勒质心估计方法，但该方法需要惯导系统具有很高的测量精度，实现成本较高。另一种基于回波数据时域几何特征的多普勒质心估计方法，该方法利用前斜视回波数据距离徙动与多普勒质心间的关系，采用Radon投影变换方法实现多普勒质心估计。相比传统基于惯导系统测量的多普勒质心估计方法，该方法可以获得更高的估计精度，但是仅适用于中高对比度成像场景，并且其计算量大，难以在工程中实现。而根据多普勒频率与雷达发射频率之间的线性关系，提出的一种基于多视相关的多普勒质心估计方法，该方法仅适用于低对比度成像场景，存在均匀场景依赖性强、稳健性差的缺点。

发明内容

本发明的目的是针对背景技术存在的缺陷，提出一种运动平台雷达多普勒质心精确估计方法，该方法根据运动平台雷达正前视区域目标多普勒频率分布的对称性，基于正前视目标回波在距离-多普勒域存在边缘性特点，采用基于Sobel算子的目标形态学边缘检测方法，检测距离-多普勒域最高多普勒频率分布曲线，实现较低信噪比条件下雷达多普勒质心的精确估计，克服现有多普勒质心估计方法对惯导系统参数要求高、场景对比度依赖性强等问题。

一种运动平台雷达多普勒质心精确估计方法，包括以下步骤：

步骤1，获取回波信号，对所述回波信号进行处理得到回波表达式；

步骤2，取前视区域回波，经计算得到基带多普勒频谱回波表达式，将所述基带多普勒频谱回波表达式沿方向位进行快速傅里叶变换，使回波数据转换为距离时域方位频域数据，对所述距离时域方位频域数据进行运算得到距离时域方位频域目标分布结果；

步骤3，基于所述距离时域方位频域目标分布结果，得到最高多普勒频率目标所在列数；

步骤4，基于所述最高多普勒频率目标所在列数，得到基带目标多普勒频率，根据所述基带目标多普勒频率计算得到目标实际多普勒频率；

步骤5，输出多普勒频率估计结果、运动平台仰俯方向运动速度参数，对场景内各方位目标进行多普勒质心计算。

进一步地，所述步骤1包括以下流程：

步骤11，获取回波信号，令发射的线性调频为

其中，τ为距离向时间变量，K_r为调频斜率，T_r为脉冲时宽，f₀为载频，回波信号经变频后的表达式为