[发明专利]基于位置标定的调频步进雷达信号目标抽取方法

说明书

本发明公开了一种基于位置标定的调频步进雷达信号目标抽取方法，其包括以下步骤：(1)对于每组CPI回波数据，以细化后距离像中的某个散射点为对象，标定其实时位置值，以此为基准确定抽取有效区的起始点位置P₀；这种方法得到的距离像已经将同一个散射点对齐到相同距离单元内，二维成像时不需要再进行包络对齐，减少成像运算量，有助于提高事后成像质量；(2)根据部分CPI回波数据的细化结果估计出目标运动速度，根据速度值和第一个P₀值确定后面的P₀；由于速度估计存在误差，后续任需要包络对齐提高对齐精度，但相对来说处理难度下降，精度会得到改善。

技术领域

本发明涉及一种基于位置标定的调频步进雷达信号目标抽取方法。

背景技术

步进频信号通过发射瞬时的窄带信号来合成宽带信号，从而得到高分辨雷达信号。具体方法就是雷达发射一组脉冲，其载频呈线性变化，通过时间换取大的带宽，最后通过信号处理综合形成高分辨二维像。因此，该信号特别适合窄带雷达，对雷达硬件如接收机和A/D采样要求低，所以在识别和雷达成像等领域得到了广泛的应用。线性调频步进频雷达信号属于步进频信号的一种，不同之处在于子脉冲采用chirp信号，与脉内采用简单脉冲信号的常规步进频相比，一方面可以采用较少的子脉冲就能实现合成高分辨，另一方面相比于采用宽带成像雷达来说又降低了对系统瞬时带宽的要求，因此在空间目标高分辨ISAR成像方面具有很广阔的应用前景。

在对步进频雷达信号合成处理过程中，存在一个特殊的问题就是会产生目标冗余。针对冗余，可以采用合适的目标抽取方法来消除冗余。由于IFFT细化结果所反应的距离范围与当前回波采样值所表示的距离范围不能很好的对应起来，一般情况下，前者大于后者，这样就会出现多余的距离信息。要得到正确的距离像，需要从所有采样点的细化结果中选取某些点地按照一定的顺序进行组合，去掉多余的信息，获取正确的距离像。常见的目标抽取方法有一般舍弃法、同距离选大法以及同距离累加法，这三种方法只限于静止目标。对于运动目标，则使用基于最大值的目标抽取算法。

对于多散射点目标，闪烁效应及遮挡现象使得强散射点在回波信号中可能有很大起伏。如果采用基于最大值的目标抽取方法，往往导致距离像随着最大值的变化而发生跳动，导致该方法并不可靠，给后期包络对齐处理增加处理难度。基于以上问题，提出了一种基于散射点位置标定的目标抽取方法，以某一特征散射点为对象进行位置标定，以标定的位置为基准确定抽取有效区的起始点位置，有效解决了距离像“跳动”问题。

调频步进雷达信号的时域表示式为：

其中，为CHIRP子脉冲，K＝Δf/T₁为CHIRP子脉冲的调频斜率；T₁为子脉冲宽度，T_r为脉冲重复周期(PRT)；i·Δf为第i个子脉冲的载频增量，f_o为发射载频；N为CPI(Coherent Processing Interval)内子脉冲个数。

脉内压缩和脉间相参合成是调频步进信号通过获得高距离分辨率的两个步骤，具体为首先对单个子脉冲进行的脉压处理，得到中分辨信号，然后进行脉间的IDFT处理合成距离高分辨。假设混频后的视频回波幅度不变，位于距离R处的单个静止点目标回波经IDFT处理后输出结果为：

可以看出，IDFT处理的输出是一离散sinc函数，其时间分辨率为1/NΔf。

从冗余产生的机理上来说可分为两种：距离失配冗余和过采样冗余。单个脉冲距离分辨率r_T和单点不模糊距离r_I两个因素影响距离失配冗余，而过采样冗余受单个脉冲距离分辨率r_T和单个脉冲距离精度r_s决定。