[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

技術領域

本發明屬于雷達信號處理領域，涉及一種改進的分數階傅里葉變換機動弱目標檢測方法。

背景技術

目前機載預警雷達信號處理常采用長時間相參積累方式，以增加實際利用的目標回波信號能量提高雷達檢測性能。傳統的相參積累都是通過FFT來完成的，其前提是在波束駐留時間內，目標近似為勻速直線運動，多普勒頻率為常數，且回波包絡的移動不超過一個距離門。但是對于雷達機動弱目標，由于目標可能具有強機動性，在整個積累過程中多普勒頻率不再為常數，不僅存在距離徙動，而且還存在多普勒頻率徙動。在積累時間內,如果目標運動的距離超過半個距離單元,則會出現距離徙動，如果目標多普勒頻率的變化超過一個多普勒頻率單元,則會出現多普勒頻率徙動。目標運動速度越快,加速度越大,多普勒徙動越明顯。本發明同時采用了距離補償和多普勒頻率補償技術。針對距離補償問題，通常使用互相關法，最小熵法和檢測前跟蹤方法等，檢測前跟蹤方法是一種非相參積累方法,積累效率不如相參積累方法，互相關法和最小熵法對回波信噪比要求較高，本發明中使用Keystone變換方法，該方法與回波信噪比無關，適用于低信噪比時的距離包絡對齊，其本質是在對信號回波數據采樣時進行尺度變換，對慢時間軸的伸縮變化、伸縮幅度與頻率相關。在高頻時進行拉伸，幅度較大，低頻時進行壓縮，幅度較小。Keystone變換能將不同距離單元上的回波校正到同一距離單元上，實現了距離走動的校正和包絡補償。針對多普勒頻率徙動補償問題，目前有解線調法，多項式Wigner-vile分布（WVD)和高階模糊函數法(HAF)和Wigner-Hough變換等。解線調法將多普勒補償和MTD分成了互不相關的兩步,在運動雜波背景下容易造成誤補償，多項式Wigner-vile分布（WVD)和高階模糊函數法采用非線性變換存在交叉項干擾問題，Wigner-Hough與FRFT相比，積累增益達不到相參積累水平。本發明中使用分數階傅里葉變換(fractional?Fourier?transform,FRFT)，可以達到相參積累增益的水平且沒有交叉項干擾問題。由于距離徙動和多普勒頻率徙動均同時得到了補償,使得分散在多個距離單元和多個多普勒頻率單元的能量聚集在一個距離單元和多普勒頻率單元中。因此,積累時間不再受徙動的制約,可以通過增加積累脈沖數,增加積累增益,提高對高速加速運動微弱目標的檢測能力。

發明內容

本發明針對現有的雷達機動弱目標檢測中同時存在的距離徙動、多普勒頻率徙動、信噪比不足、補償效果差的問題，提出了一種改進的分數階傅里葉變換機動弱目標檢測方法。

本發明一種改進的分數階傅里葉變換機動弱目標檢測方法，具體包括以下步驟：

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。