[發(fā)明專利]基于雷達(dá)高分辨距離像的旋轉(zhuǎn)微多普勒頻率估計(jì)方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610046694.1
• 申請(qǐng)日: 2016-01-25
• 公開（公告）號(hào): CN105676204A
• 公開（公告）日: 2016-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 潘小義;王偉;馮德軍;傅其祥;顧趙宇;劉永才;徐樂濤;肖順平;張文明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01S7/41
• 分類號(hào): G01S7/41;G01S13/50
• 代理公司: 北京慧泉知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11232
• 代理人: 王順榮;唐愛華

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明屬于微波探測(cè)識(shí)別領(lǐng)域，具體涉及雷達(dá)目標(biāo)微動(dòng)參數(shù)估計(jì)技術(shù)，特 別是一種利用旋轉(zhuǎn)微動(dòng)目標(biāo)雷達(dá)高分辨距離像估計(jì)目標(biāo)微多普勒頻率的方法。

【背景技術(shù)】

雷達(dá)探測(cè)領(lǐng)域中，目標(biāo)及其部件常常存在諸如擺動(dòng)、旋轉(zhuǎn)等相對(duì)于目標(biāo)宏 觀運(yùn)動(dòng)的細(xì)微運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，像行人雙臂和腿部的擺動(dòng)、汽車發(fā)動(dòng)時(shí)引擎蓋的震動(dòng) 以及直升機(jī)飛行時(shí)旋翼的轉(zhuǎn)動(dòng)等，這些運(yùn)動(dòng)一般被統(tǒng)稱為微動(dòng)。微動(dòng)會(huì)對(duì)雷達(dá) 信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，形成的雷達(dá)目標(biāo)回波信號(hào)中包含有快速變化的周期性調(diào)制分量， 這種現(xiàn)象被稱為雷達(dá)微多普勒頻率調(diào)制效應(yīng)。寬帶雷達(dá)微動(dòng)回波分量中包含了 大量目標(biāo)結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)的細(xì)節(jié)特征，關(guān)于寬帶雷達(dá)目標(biāo)微動(dòng)參數(shù)估計(jì)以及分類識(shí) 別等方面的研究已經(jīng)有一系列成果報(bào)道，微動(dòng)參數(shù)已被公認(rèn)為是一種有效的雷 達(dá)目標(biāo)識(shí)別指標(biāo)。

旋轉(zhuǎn)微動(dòng)是一種常見的雷達(dá)目標(biāo)微動(dòng)形式，旋轉(zhuǎn)微多普勒頻率是估計(jì)目標(biāo) 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、區(qū)分目標(biāo)類型的重要指標(biāo)之一。以往旋轉(zhuǎn)微多普勒頻率估計(jì)主 要是利用時(shí)頻分析方法，將旋轉(zhuǎn)微動(dòng)目標(biāo)寬帶雷達(dá)回波分量從時(shí)域變換到時(shí)頻 二維圖像域，再結(jié)合Hough變換、擴(kuò)展Hough變換、有序統(tǒng)計(jì)量、chirplet分解 等處理方法，完成對(duì)旋轉(zhuǎn)微多普勒頻率的估計(jì)。這些方法存在如下問題：第一， 雷達(dá)微動(dòng)回波時(shí)頻分析通常需要選擇有較高分辨率的二次型時(shí)頻變換算法，計(jì) 算耗時(shí)較長(zhǎng)；第二，雷達(dá)目標(biāo)回波常常是多分量信號(hào)，二次型時(shí)頻變換過程中 常不可避免地存在交叉分量，削弱交叉分量通常又必須以損失時(shí)頻分辨率為代 價(jià)；第三，寬帶雷達(dá)信號(hào)中目標(biāo)散射點(diǎn)常常存在越距離單元走動(dòng)，導(dǎo)致微動(dòng)參 數(shù)曲線在時(shí)頻圖像中不連續(xù)，可能導(dǎo)致傳統(tǒng)方法難以進(jìn)行微動(dòng)參數(shù)估計(jì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：采用雷達(dá)目標(biāo)高分辨距離像完成對(duì)旋轉(zhuǎn)微動(dòng) 目標(biāo)微多普勒頻率的可靠估計(jì)，本方法不僅計(jì)算耗時(shí)較少而且估計(jì)結(jié)果精確。

本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下：

第一步，目標(biāo)高分辨距離像矩陣獲取

利用頻率步進(jìn)信號(hào)合成寬帶雷達(dá)發(fā)射信號(hào)s(m,n)，m∈[0,M-1]是第m個(gè) 頻率步進(jìn)信號(hào)，M是總的信號(hào)個(gè)數(shù)，n∈[0,N-1]是單個(gè)頻率步進(jìn)信號(hào)中第n個(gè) 子脈沖，N是總的子脈沖數(shù)。依次對(duì)第m次旋轉(zhuǎn)微動(dòng)目標(biāo)回波s_A(m,n)進(jìn)行針 對(duì)n的傅里葉變換，得到目標(biāo)高分辨距離像矩陣H_A(m,n)。

H_A(m,n)＝FFT_n{s_A(m,n)}(公式一)

其中，F(xiàn)FT_n{·}表示是針對(duì)n進(jìn)行傅里葉變換計(jì)算。

所述目標(biāo)為直升機(jī)旋翼類型的目標(biāo)。

第二步，計(jì)算循環(huán)相關(guān)系數(shù)矩陣

從目標(biāo)高分辨距離像矩陣H_A(m,n)中的第一行開始，按行計(jì)算所選取的行 與矩陣H_A(m,n)中所有行的循環(huán)相關(guān)系數(shù)(等價(jià)于循環(huán)卷積計(jì)算)，然后取各自 最大值，存成一行；依次進(jìn)行上述計(jì)算，得到矩陣H_A(m,n)對(duì)應(yīng)的循環(huán)相關(guān)系 數(shù)矩陣M_C，矩陣大小為M×M。

從H_A(m,n)的m行中任意取出兩行i和j，記為H_A(i,n)和H_A(j,n)，計(jì)算兩 者的循環(huán)相關(guān)系數(shù)為