[发明专利]基于分数阶傅里叶变换的雷达目标速度快速估计方法

说明书

本申请公开了基于分数阶傅里叶变换的雷达目标速度快速估计方法。所述方法的一具体实施方式包括：根据雷达目标参数和合成孔径雷达SAR的系统参数，利用模型公式得到雷达目标方位向信号s(η)；根据关注的雷达目标速度范围确定分数阶傅里叶变换(FRFT)角度α和β；对雷达目标方位向信号s(η)进行变换角度分别为α和β的两次分数阶傅里叶变换；根据上述两次FRFT结果得到其对应的投影长度L_α和L_β；根据FRFT角度和投影长度，即可计算所述雷达目标调频率和方位向速度。该实施方式利用两次FRFT变换实现雷达目标调频率、方位向速度估计，避免了搜索过程及实时性和估计精度间的折衷选择难题。对比仿真实验说明，该实施方式使得参数估计的实时性方面得以较大提升。

技术领域

本申请涉及信号处理技术领域，具体涉及雷达目标参数估计技术领域，尤其涉及基于分数阶傅里叶变换的雷达目标速度快速估计方法，该方法可用于雷达动目标成像、动目标识别等。

背景技术

合成孔径雷达(SAR，Synthetic Aperture Radar)与地面动目标指示(GMTI,Ground Moving Target Indication)相结合，不仅可以实现高精度成像，而且将检测到的雷达目标定位到SAR图像上，在军用和民用领域产生了广泛的应用。其中涉及SAR成像、动目标检测、动目标参数估计、动目标定位、动目标成像、动目标识别等多项关键技术。雷达目标速度估计是对该目标成像和识别的关键。

雷达目标速度估计主要通过搜索的方法实现。由于雷达目标信号为线性调频信号，利用时频分析工具(如Radon-Wigner分布、分数阶傅里叶变换等)通过搜索参数实现雷达目标速度估计：即在最匹配参数时达到最大值，该最匹配参数即可用于估计雷达目标速度。但此类方法主要存在以下问题：(1)通过搜索估计参数，运算量较大，难以满足高实时性需求；(2)由于搜索步长对应运算量和参数估计精度，实现低运算量高实时性和高参数估计精度是矛盾的，在实际应用中需要折衷考虑。

在实际应用中，雷达目标参数估计的实时性是决定该技术应用的重要指标。提升雷达目标参数估计的实时性逐渐成为研究热点。因此，研究快速的雷达目标速度估计方法具有重要意义。

发明内容

本申请的目的在于针对上述已有技术的不足，提出基于分数阶傅里叶变换的雷达目标速度快速估计方法，以提高雷达目标速度估计的实时性和估计精度。

本申请提供了基于分数阶傅里叶变换的雷达目标速度快速估计方法，所述方法包括：

(1)根据雷达目标参数和合成孔径雷达SAR的系统参数，利用模型公式得到雷达目标方位向信号s(η)，其中，η为慢时间；

(2)根据关注的雷达目标速度范围和合成孔径雷达SAR的系统参数，确定分数阶傅里叶变换角度α和β；

(3)对雷达目标方位向信号s(η)进行变换角度分别为α和β的分数阶傅里叶变换(FRFT)，即分别得到FRFT结果F_α(u)向量和F_β(u)向量，其中，u表示FRFT变换域；

(4)根据FRFT结果F_α(u)向量和F_β(u)向量得到对应的门限H_α和H_β，进而得到变换角度分别为α和β的FRFT结果的投影长度L_α和L_β；

(5)由计算所述雷达目标调频率，其中，f_sa为脉冲重复频率，T_a为合成孔径时间，进而可以计算所述雷达目标的方位向速度为

在一些实施例中，所述根据雷达目标参数和合成孔径雷达SAR的系统参数，利用模型公式得到雷达目标方位向信号s(η)，包括如下步骤：