[发明专利]基于频率谱精确定位的运动目标聚焦和定位方法及系统

说明书

本发明属于雷达技术领域，具体涉及一种基于频率谱精确定位的运动目标聚焦和定位方法及系统，方法包括：建立高超声速平台多通道雷达模型；根据建立高超声速平台多通道雷达模型得到回波信号；对回波信号进行距离向脉冲压缩和方位向调频傅里叶变换操作得到距离时域‑方位调频傅里叶变换域回波信号；确定距离时域‑方位调频傅里叶变换域回波信号中运动目标信号的真实位置方向和精确的径向速度值；根据真实位置方向得到运动目标导向矢量；根据运动目标导向矢量对回波信号进行杂波抑制操作得到运动目标信号；对运动目标信号进行补偿操作和聚焦操作得到运动目标的图像；根据运动目标的图像得到运动目标的精确定位。本发明可以提高回波信号的信杂噪比。

技术领域

本发明属于雷达技术领域，具体涉及一种基于频率谱精确定位的运动目标聚焦和定位方法及系统。

背景技术

合成孔径雷达(SAR)成像技术的出现扩展了雷达对目标的分辨能力，能够对场景内目标进行方位向和距离向高分辨率成像。然而在强地杂波干扰下，运动目标信号被杂波信号淹没。而合成孔径雷达-地面运动目标检测(SAR-GMTI)可以抑制杂波信号干扰，并在雷达平台回波信号中提取出运动目标信号。广泛应用于地形测绘、战场侦察和遥感探测等诸多领域。

高超声速飞行器(HSV)具有比超音速飞行器更快的飞行速度，其飞行速度超过5马赫，最大速度可以达到20马赫，可实现2小时内全球打击的战略目的。高超声速平台具有极强的突防与远程战场侦查能力，这对临近空间遥感的发展具有重大的意义。高超声速飞行器结合了诸多军工领域的关键技术，成为本世纪航空航天事业发展的重要领域，军事上被看作继隐身技术之后的又一重要发展方向。

然而高超声速飞行器的高速和高机动性能，导致雷达接收到的回波信号具有多普勒模糊，因此，需要多通道雷达系统进行杂波抑制，得到无多普勒模糊的运动目标信号。适用于回波信号存在多普勒模糊的多通道杂波抑制和运动目标聚焦方法有空时自适应成像方法(imaging space and time adaptive processing，ISTAP)和调频傅里叶变换(chirpFourier transform，CFT)。在CFT基础上提出了改进的CFT(CFT-Pro)方法，通过在杂波抑制处理之前选取径向速度的粗略值，在聚焦处理过程中对径向速度进行第二次精确搜索，减少了动目标导向矢量与真实位置方向误差，从而在一定程度上增加了回波信号的信噪比，但是此方法还是无法避免由于动目标导向矢量和动目标实际位置方向的偏差导致的能量损失和运动目标的导向矢量与真实位置方向存在偏差。和差波束方法由于具有测角精度高和工程易实现等特点，而被广泛应用于雷达系统中，和差波束方法与STAP(Space-TimeAdaptive Processing，空时自适应处理)方法结合被用于杂波抑制。在实际情况下，运动目标的水平速度和径向速度为未知量。对运动目标直接进行速度搜索操作，可以得到较为精确的估计值，然而，其计算复杂度太高不能应用于工程实践，并影响运动目标参数估计精度，降低运动目标信杂噪比。由于运动目标水平速度和径向速度未知，采用运动目标水平速度和径向速度的粗略估计值进行杂波抑制，并采用运动目标水平速度和径向速度的粗略估计值对运动目标进行成像处理，这些处理方法都会造成杂波抑制和雷达平台对运动目标成像性能下降，雷达接收到的回波信号中的运动目标的信杂噪比降低，增加了后续运动目标的检测、成像与定位难度；并且，现有方法中对运动目标水平速度和径向速度的估计采用直接搜索的方法，使得运算量显著增加，并且造成运动目标水平速度和径向速度的估计精度下降。其中运动目标径向速度的影响尤为突出，运动目标径向速度估计精度下降直接影响运动目标成像与定位效果，甚至无法实现对运动目标进行成像与定位操作。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种基于频率谱精确定位的运动目标聚焦和定位方法及系统。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

一种基于频率谱精确定位的运动目标聚焦和定位方法，包括：

建立高超声速平台多通道雷达模型；

根据所述建立高超声速平台多通道雷达模型得到回波信号；