[發明專利]基于恒包絡chirp信號模型的標量脫靶量快速測量方法

無效

• 申請號: 201010281654.8
• 申請日: 2010-09-15
• 公開（公告）號: CN101957158A
• 公開（公告）日: 2011-01-26
• 發明（設計）人: 鄧兵;董云龍;張韞;蘇峰
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍海軍航空工程學院
• 主分類號: F41J5/00
• 分類號: F41J5/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.基于恒包絡chirp信號模型的標量脫靶量快速測量方法，其特征在于：本發明包括以下四個步驟，其中：

(1)根據靈敏度、精度、單次測量耗時以及魯棒性的要求，確定信號分段時長a、步進擬合時長b和總擬合時長T；

(2)發射單頻信號，檢測并跟蹤被測目標的回波，在對回波信號采樣后作預濾波處理，以提高信噪比；

(3)按照恒包絡chirp信號的假設，利用分數階Fourier變換來分段估計回波信號的多普勒頻率，并步進擬合出足夠時長的多普勒頻率變化曲線；

(4)根據勻速直線運動模型對上一步所得到的多普勒頻率變化曲線作最小二乘擬合，估計出相應的標量脫靶量參數。

2.根據權利要求1所述的基于恒包絡chirp信號模型的標量脫靶量快速測量方法，其特征在于：步驟(1)中分別確定分段時長a與步進擬合時長b，并使得a＞b。其中，信號分段時長a需要滿足系統要求的頻率分辨率(S_f)和chirp-rate分辨率(S_c)，即max(·，·)表示兩者中取大者；步進擬合時長b在滿足實時性要求的前提下可取到下限，即C_a·T/b≤C，C為事先確定的系統完成一次測量所容許的最大計算量(一般用實數乘和實數加的次數來度量)，C_a為73次N點離散分數階Fourier變換的計算量，N＝f_s·a+1，f_s為采樣頻率。

3.根據權利要求1所述的基于恒包絡chirp信號模型的標量脫靶量快速測量方法，其特征在于，步驟(1)中所確定的總擬合時長T＝M·b需要保證擬合完的多普勒頻率曲線長度超過脫靶點時刻，即T＞t_e-t_j，t_j為起始時刻(一般設定為0)，t_e為脫靶點時刻，M為需要處理的分段信號個數。

4.根據權利要求1所述的基于恒包絡chirp信號模型的標量脫靶量快速測量方法，其特征在于：步驟(3)中的多普勒頻率變化曲線依如下步驟得到：

①從起始時刻t_j開始對時長為a的第一個分段[t_j，t_j+a]的信號x₁(n)，n＝1，…，N按照恒包絡chirp信號的假設來估計其調頻率μ₁和起始頻率f_c1，然后以f_c1+μ₁t，t?∈[t_j，t_j+b)擬合出[t_j，t_j+b)段多普勒頻率；

②然后對從t_j+b時刻開始的時長為a的第二個分段[t_j+b，t_j+b+a]信號x₂(n)作參數估計，即μ₂和f_c2，并依據μ₂和f_c2的估計值完成第二個時段[t_j+b，t_j+2b)的多普勒頻率變化曲線的擬合，即f_c2+μ₂t，t?∈[t_j+b，t_j+2b)；

③依次遞推下去，對第m個分段[t_j+(m-1)b，t_j+(m-1)b+a]信號x_m(n)完成μ_m和f_cm的參數估計，并擬合出第m個時段[t_j+(m-1)b，t_j+mb)的多普勒頻率變化曲線f_cm+μ_mt，t?∈[t_j+(m-1)b，t_j+mb)，直到多普勒頻率的擬合長度達到總擬合時長T。

④以采樣頻率f_s對擬合出的多普勒頻率變化曲線進行采樣以得到f_d(t_k)，t_k∈{t_j，t_j+T_s，...，t_j+T-T_s}。

5.根據權利要求1所述的基于恒包絡chirp信號模型的標量脫靶量快速測量方法，其特征在于：步驟(3)中各分段信號調頻率μ_m和起始頻率f_cm依如下步驟得到：

設第m分段信號為x_m(n)，n＝1，…，N，表示該分段信號的樣本序號，所對應的采樣時刻為t_m，n。

第一步，首先在[-0.9，1]的分數階次范圍內以0.1為步長，對分段信號x_m(n)逐階次作分數階Fourier變換(不需要作0階分數階Fourier變換)，得到19個不同階次的變換結果：

Xm,pl(un)=Fpl[xm](un),]]>p_l-0.9，…，-0.1，0.1，…，1，l＝1，…，19

所采用的分數階Fourier變換離散算法為H.M.Ozaktas等提出的算法，詳見“Digitalcomputation?of?the?fractional?Fourier?transform”，發表于IEEE?Transactions?on?SignalProcessing第44卷第9期。

然后，在分數階次p_l和分數階Fourier域變量u_n所構成的19×N網格上對作二維峰值搜索，得到峰值位置的網格坐標序號為(l_p1，n_u1)。則有

第二步，接下來在[q₁-0.09，q₁+0.09]的分數階次范圍內以0.01為步長，對分段信號x_m(n)逐階次作分數階Fourier變換(不需要作q₁階分數階Fourier變換)，連同已有的q₁階結果，則同樣會有19個不同階次的變換結果：

Xm,pl(un)=Fpl[xm](un),]]>p_l＝q₁-0.09，…，q₁，…，q₁+0.09，l＝1，…，19

同樣，對這19個不同階次的變換結果以分數階次p_l和分數階Fourier域變量u_n作二維峰值搜索，得到峰值位置的網格坐標序號為(l_p2，n_u2)。則有

第三步，將步長縮小為0.001，然后以[q₂-0.009，q₂+0.009]為階次搜索范圍，令p_l＝q₂-0.009，…，q₂，…，q₂+0.009，重復第二步工作，得到峰值位置的網格坐標序號為(l_p3，n_u3)。則有

第四步，將步長縮小為0.0001，然后以[q₃-0.0009，q₃+0.0009]為階次搜索范圍，令p_l＝q₃-0.0009，…，q₃，…，q₃+0.0009，重復第二步工作，得到峰值位置的網格坐標序號為(l_p4，n_u4)。則有

第五步，得到μ_m和f_cm的估計值：

μm=-cot(2πq4)·fs/afcm=ζ4·csc(2πq4)·fs/a-μma/2]]>