[發(fā)明專利]一種多普勒偏移測量方法及其裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410197974.3
• 申請日: 2014-05-12
• 公開（公告）號: CN103983957A
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發(fā)明（設計）人: 黃翔東;丁道賢
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學
• 主分類號: G01S7/41
• 分類號: G01S7/41
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 溫國林

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及數(shù)字信號處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種多普勒偏移測量方法及其裝置，具體涉及對移動目標在多個探測器下得到的樣本，進行目標多普勒偏移的高精度測量。

背景技術(shù)

合成孔徑雷達(Synthetic?Aperture?Radar，SAR)系統(tǒng)中，移動目標的多普勒偏移估計與檢測是至關(guān)重要的問題，這是因為若多普勒頻移測量準確，則非常有益于對目標進行高精度速度測量、目標跟蹤與定位等，因而引起國內(nèi)外相關(guān)學者的普遍關(guān)注。

多普勒頻移的發(fā)生，是因為探測移動目標時，由于移動目標和探測器之間的相對移動，會產(chǎn)生多普勒效應，即產(chǎn)生多普勒偏移，該偏移與目標的速度和位置密切相關(guān)。文獻[1][2][3]闡述了合成孔徑雷達的工作原理，并指出可以通過綜合處理雷達發(fā)射出電磁脈沖信號和接收目標回波返回的信號，進而計算出多普勒參數(shù)。因此，信號處理算法設計是多普勒頻移估計的關(guān)鍵。

但是現(xiàn)在SAR雷達探測的發(fā)射波頻率普遍偏高，大多數(shù)工作在X波段(8-12GHz)，因而文獻[4]提出多頻天線陣合成孔徑雷達模型，該模型把單個高頻頻段的多普勒頻移測量簡化為多個低頻頻段的多普勒頻移測量來實現(xiàn)，因而降低了系統(tǒng)的硬件成本。

文獻[4]之所以可以實現(xiàn)多個低頻頻段的多普勒頻移測量，是因為引用了中國古老的余數(shù)定理。中國余數(shù)定理(Chinese?Remainder?Theorem,CRT)解決的問題是：為重構(gòu)某一未知整數(shù)N(往往很大)，給定的只有一組相互之間滿足互素關(guān)系的整數(shù)模值：M₁,M₂,…,M_L，及其未知整數(shù)N對各模值M_i的模除結(jié)果r_i(即余數(shù)r_i,滿足r_i＝N?mod?M_i),i＝1,…,L，從這些個余數(shù)r_i(往往很小)重構(gòu)未知整數(shù)N的問題。

正因為CRT可從多個小余數(shù)中精確重構(gòu)出未知的大整數(shù)。因而中國余數(shù)定理[5][6]在很多領(lǐng)域如密碼學[6]，信道編碼[7][8]，信號處理[5][9][10][11]，以及雷達系統(tǒng)[12]-[23]等具有巨大的應用。

由于傳統(tǒng)CRT只能估計未知整數(shù)，故文獻[12][13]將每路信號的快速傅里葉變換(Fast?Fourier?Transformation，F(xiàn)FT)估計中直接取峰值頻率估計作為余數(shù)，而舍棄了小數(shù)部分，這不可避免的降低估計精度。因而基于CRT的多普勒頻移估計還存在很大的精度提高空間。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種多普勒偏移測量方法及其裝置，本發(fā)明在合成孔徑雷達的探測下對移動目標的多普勒偏移進行檢測，詳見下文描述：

一種多普勒偏移測量方法，所述方法包括以下步驟：

用本地L路不同低頻頻段的接收天線陣列對同一移動目標做探測，接收得到L路SAR信號，并存儲；

對L路SAR信號分別進行快速傅里葉變換以及漢寧雙窗全相位快速傅里葉變換，分別得到幅度譜和相位譜；

對峰值位置用相位差頻率校正法進行譜校正，得到校正之后的峰值位置估計，進而求出余數(shù)信息；

利用各路譜校正得到的余數(shù)信息，按照閉合解析形式的中國余數(shù)定理對這些余數(shù)處理，以重構(gòu)出目標信號的多普勒偏移估計。

所述對峰值位置用相位差頻率校正法進行譜校正，得到校正之后的峰值位置估計，進而求出余數(shù)信息的操作具體為：

1)找出F_ai(k)和F_i(k)的峰值譜位置k＝k^*，分別找出峰值位置的相位信息并計算差值，

2)根據(jù)求取偏差因子△k，其中，

3)根據(jù)偏差因子△k進行頻率校正，具體為

若峰值譜線處于k＝k^*的位置上，λ為發(fā)射波波長，則校正后的余數(shù)信息估計值為

R^=(k*+Δk)Gλ]]>

其中，G為正整數(shù)。