[發明專利]一種改進的分數階傅里葉變換機動弱目標檢測方法

有效

• 申請號: 201310627133.7
• 申請日: 2013-11-27
• 公開（公告）號: CN103675759A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 郭云飛;周森山
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G01S7/02
• 分類號: G01S7/02;G01S13/50
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 杜軍

1.一種改進的分數階傅里葉變換機動弱目標檢測方法，其特征在于該方法包括以下步驟：

步驟1、建立機動弱目標回波信號模型S(t',t_m)；

(1)、雷達發射線性調頻脈沖，其數學表達式為：

p(t)=rect(tTp)exp(-jπγt2)---(1)]]>

其中，u為變量，當時，rect(u)＝1，當u為其他時，rect(u)＝0，t為時間，B為脈沖帶寬，T_p為脈沖時寬；調頻率

(2)、則雷達發射一組脈沖串信號可以表示為

v(t-mT_r)＝p(t-mT_r)exp(-j2πf_c(t-mT_r))?????(2)

其中m為發射脈沖個數，T_r為脈沖重復周期，f_c為載頻；

(3)、假設脈沖串照射到一個距離為R的弱目標上，接受回波信號記錄在二維數組S(t',t_m)；其中t'＝(t-mT_r)為距離維，t_m＝mT_r為脈沖維，m=0,1,…,M,令T＝MT_r,則則信號表達式為

S(t′,tm)=Ap(t′-2R(tm)c)exp(-j4πfcc)R(tm)---(3)]]>

其中A為常數，取決與弱目標雷達散射截面積的大小，c為電磁波傳播速度，目標距離R(tm)=R0+vtm+12atm2;]]>

其中R₀為雷達到目標的初始距離，v為速度，a為目標的加速度；

步驟2、對回波原始數據在快時間域進行傅里葉變換，進行匹配壓縮得到S(f,t_m)；

對回波原始數據在快時間域進行傅里葉變換,進行匹配濾波，得到信號數據S(f,t_m)，其表達式為

S(f,tm)=ABγsin c(B(t′-2R(tm)c))exp(-j4πfcλR(tm))---(4)]]>

如果目標運動的距離超過半個距離單元，則峰值的位置隨著R(t_m)的不同而不同，即發生了距離單元走動；

步驟3、經過Keystone變換，變換后數據為S(f,τ)校正由一次相位引起的距離單元走動問題；

采用Chirp-Z變換，將代入S(f,t_m)中，其變換后數據變為S(f,τ)，其表達式為：

S(f,τ)=Aγexp(-j4πfcλRo)rect(fB)exp(-j4πfλRo)exp(-j4πfcλvτ-j2πc·f2cfc+faτ2)---(5)]]>

距離單元走動問題得到了補償；

步驟4、在快時間域進行IFFT,得到數據S(t',τ)；

在快時間域進行IFFT，距離頻域-方位時域數據S(f,τ)變為距離時域-方位時域數據S(t',τ)，其表達式為：

S(t′,τ)=ABγsinc(Bt′)exp(-j4πλR0)exp(-j2πfdτ-jπγaτ2)---(6)]]>

步驟5、在S(t',τ)數據中每一個距離單元分別求p[0,2]內所有階次的FRFT,形成信號能量在由分數階p和分數階變換域u組成二維參數平面（p,u）的二維分布，在此平面上進行峰值點的二維搜索，即可實現加速目標的檢測；

在S(t',τ)中，令增益因子G=ABγsinc(Bt′)exp(-j4πλR0)]]>由于G只跟距離域有關，跟脈沖域無關，則S(t',τ)可以簡化為

S(t',τ)＝Gexp(-j2πf_dτ-jπγ_aτ²)?τ∈[0,T]???(7)。