[发明专利]基于时间尺度的keystone变换实现方法

说明书

本发明属于雷达信号处理领域，针对雷达信号处理中目标距离走动校正难题，提出基于时间尺度的keystone变换(KT)实现方法。KT核心思想是去除快时间频率与慢时间耦合关系，围绕KT核心思想引入时间尺度(TS)概念，对KT进行重新解释，利用梅林变换的特例尺度变换，给出了一种严格意义上的时间尺度实现方案。该发明具有严格的理论支撑，能够有效解决目标高速机动或雷达长时间积累引起的距离走动校正问题。

技术领域

本发明属于雷达信号处理领域，适用于解决目标高速机动或雷达长时间积累引起的目标距离走动校正问题。

背景技术

现代雷达多使用大时宽带宽积信号，以同时获得高距离分辨率和远作用距离，带宽的增大意味着采样频率的提升，提升采样频率利于改善信噪比，但也给雷达信号处理带来目标距离走动校正难题，特别是目标高速机动或雷达处于长时间积累模式时。雷达相参积累中，通常利用Keystone变换(Keystone Transform,KT)消除目标距离走动影响。KT核心思想是构造虚拟慢时间，目的是去除快时间频率与慢时间耦合关系，当目标存在速度模糊时，还需估计模糊数进行相位补偿，该处理过程仅针对目标存在径向速度情况，当目标存在加速度、加加速度等高阶项，涉及高阶KT(二阶及以上)，核心思想与一阶KT相同。

目前，对KT的研究多以KT为处理工具，倾向特定场景下的工程应用，对变换本身及实现方法研究相对较少。围绕KT核心思想中的去耦合问题，文献[LI Y,ZENG T,LONG T,etal.Range migration compensation and Doppler ambiguity resolution by keystonetransform[C]//International Conference on Radar,2007:1466-1469]提出利用sinc插值实现，文献[ZHAO Y B,WANG J,HUANG L,et al.Low complexity keystone transformwithout interpolation for dim moving target[C]//IEEE CIE InternationalConference,2011:1745-1748]进一步提出无需插值的去耦合方法，具体为“CZT+IFFT”，其中CZT为Chirp-Z变换，文中提供了方法的具体步骤，但未给出明确的理论解释。另外，还有“DFT+IFFT”方法，文献[帅晓飞，朱玉军，詹旭.基于keystone变换的弱目标积累检测及工程实现方法[J].火控雷达技术,2018,47(3):27-30]论证得出“CZT+IFFT”与“DFT+IFFT”实现过程完全相同。

科恩认为，“尺度是一种像频率一样的物理属性”，查阅文献对KT的尺度研究目前还是一个盲区。本专利引入时间尺度(Time-scaling,TS)概念，从尺度的角度对KT进行重新解释，提出基于时间尺度的keystone变换实现方法，利用梅林变换(Mellin Transform,MT)的特例尺度变换(Scale Transform,ST)，给出一种严格意义上的时间尺度实现方案。该发明具有严格的理论支撑，能够有效解决目标高速机动或雷达长时间积累引起的距离走动校正难题。

发明内容

本发明的目的是提出基于时间尺度的keystone变换实现方法，以解决目标高速机动或雷达长时间积累引起的目标距离走动校正问题。为介绍本发明，首先引入时间尺度(TS)概念，其次简要介绍梅林变换(MT)及其特例尺度变换(ST)，然后提出一种基于ST的时间尺度快速实现方案，最后对本发明的方法步骤进行介绍。

(1)时间尺度TS

所谓TS即连续信号x(t)到y(t)的映射过程：

其中，t为时间变量，TS_α[·]为时间尺度表示符号，α∈R⁺为尺度因子，当α＝1时，信号不变，当0＜α＜1时，信号扩张，当α＞1时，信号收缩，上式中的是为保持TS前后信号能量相同，即：