[发明专利]基于脉内多普勒频率模糊补偿的外辐射源动目标探测方法

摘要

本发明属于外辐射源雷达定位技术领域，涉及一种基于脉内多普勒频率模糊补偿的外辐射源动目标探测方法。本发明通过对脉内多普勒模糊补偿，实现了对多普勒模糊下的增益的改善；通过与脉间多普勒模糊补偿相结合效提升了存在多普勒频率模糊情况下的系统增益，减少了多普勒模糊对系统输出增益的影响。

主权项

1.基于脉内多普勒频率模糊补偿的外辐射源动目标探测方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、设飞行目标位于空间位置O处，依水平方向按照速度v匀速飞行，在t时刻，飞行目标位置为O'；设发射方距飞行目标距离为RT(t)，飞行目标距接收方距离为RR(t)；则目标回波信号传播路径为R(t)＝RT(t)+RR(t)，其时延与多普勒频率可表示为：其中，λ表示发射信号的波长，c为光速；对时延项τr在t＝0处进行泰勒级数展开，并忽略二阶项及高阶项得到：τr(t)≈τr0+aτt其中，τr0为初始时延，aτ为时延变化率；S2、将飞行目标近似为点源目标，则发射信号经点源目标反射后，到达接收天线，则回波信号表示为：se(t)＝sref(t‑τr(t))＝sr(t‑τr0‑aτt)exp(j2πfc(t‑τr0‑aτt))其中，sref(t)为参考信号，fc为信号载波频率；S3、对接收到的回波信号与直达波信号做混频分离，分别得到基带回波信号与直达波信号，其中，基带回波信号表示为：S4、对于长时间相参积累，采用频域脉冲压缩的方法实现模糊函数的计算，具体为：S41、对混频后的直达波信号、回波信号做分段处理，分为Mseg段，每段长度为Lseg，并将长度扩展Tdmax，即每段长度为Lseg+Td；段内时间称为快时间tf，段间时间称为慢时间tm；其中，直达波信号拓展Tdmax长的0向量；回波信号拓展Tdmax长的数据向量；S42、根据步骤S41设定的条件，回波信号表示为：其中，为分段后的回波信号，模糊系数为F，视在频率为f_d'；S43、令fd＝‑fcaτ为回波信号对目标的多普勒频移，设多普勒频率与模糊系数F,视在频率fd'，三者的关系为：fd＝f′d+F·PRF则回波信号改写为：忽略视在频率f′d在快时间内的相位影响，则上式化简为：S44、对两信号分别求快时间的傅氏变换，得到：对回波信号快时间维求傅氏变换：对直达波快时间维求傅氏变换：S45、由于回波信号快时间频域存在F·PRF频移，因此对直达波做频移得到S_ref(f‑F·PRF,t_m)，实现脉内多普勒频移模糊补偿，与回波信号共轭相乘，实现脉冲频域压缩：S5、利用Keystone变换：其中，f为脉冲内频率，t'm为引入的变量，虚拟慢时间维；则引入Keystone变换后，数据矩阵Si(f,tm)表示为：其中，上述计算可以通过Chirp‑Z变换快速实现，具体步骤如下：S51、用M表示雷达接收回波的脉冲数，选取满足条件L≥2M‑1且L为2的整数次幂的最小整数，并令θ₀＝0，A₀＝W₀＝1，则有S52、生成L点序列g(n)和h(n)，并进行FFT变换得到G(k)和H(k),即：S53、并取v(n)的前M点作为权值，可得0≤n≤M‑1；S54、距离徙动补偿后的信号频谱为Z(f,t'm)＝IFFT[X(zn)]；S6、由步骤S5，得到数据矩阵Si(f,tm)经Keystone变换后数据矩阵：由于fd＝fcaτ＝f′d+F·PRF则带入上式有：令为多普勒频率模糊的慢时间补偿项，补偿后为：再对该式在快时间维上做傅氏逆变换，得：Sc(tf,t'm)＝sI_im(tf‑τ0)exp(‑j2πfcτ0)×exp(‑j2πfcaτt'm)其中，uI_im(tf)＝IFFT{|Sr(f‑FPRF)|2}，上式表明已消除距离徙动；S7、再沿慢时间维做快速傅里叶变换，即计算：T(τ,fd)＝F{Sc(tf,t'm)}|S8、对T(τ,f_d)进行CFAR检测，若T(τ,f_d)>μ(1≤i≤N_seg,1≤j≤L_seg)则判为该位置存在目标，估计出该位置对应的多普勒频率和时延根据f_d＝f_d'+F·PRF计算估计真实多普勒频率；否则判为该位置不存在目标，μ为该位置对应的CFAR门限。