[發明專利]基于楔石變換和積分二次函數的運動目標聚焦方法

有效

• 申請號: 201810086644.5
• 申請日: 2018-01-30
• 公開（公告）號: CN108535724B
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: 周宇;萬俊;張林讓;陳展野
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01S13/90
• 分類號: G01S13/90
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 程曉霞;王品華

1.基于楔石變換和積分二次函數的運動目標聚焦方法，其特征在于，包括有如下步驟：

(1)發射并接收信號：利用機載合成孔徑雷達發射線性調頻信號，并接收相應的雷達回波信號；

(2)在距離向進行脈沖壓縮與快速傅里葉變換：讀取雷達回波信號并對該信號進行距離向脈沖壓縮和距離向快速傅里葉變換，得到距離頻域和方位慢時間域的雷達回波信號s₁(f,t_m)，其中：f表示距離頻率變量，t_m表示方位慢時間變量，m表示方位脈沖序號；

(3)在距離頻域中進行方位慢時間反轉變換：對脈沖壓縮和傅里葉變換后得到的距離頻域和方位慢時間域的雷達回波信號s₁(f,t_m)在距離頻域和方位慢時間域進行方位慢時間反轉變換，得到距離徙動和多普勒彎曲補償之后的雷達回波信號s₂(f,t_m)；

(4)方位慢時間二階楔石變換：對方位慢時間反轉變換后得到距離徙動和多普勒彎曲補償之后的雷達回波信號s₂(f,t_m)進行二階楔石變換，得到二階楔石變換后的雷達回波信號；

(5)距離向逆快速傅里葉變換：對二階楔石變換后得到的雷達回波信號進行距離頻域逆快速傅里葉變換，把回波信號變換到距離快時間域和方位慢時間域，得到距離快時間域和方位慢時間域的雷達回波信號；

(6)方位向二次項估計與補償：對單個距離單元的距離快時間域和方位慢時間域的雷達回波信號進行積分二次函數處理，估計運動目標信號二次項系數，構造補償函數聚焦運動目標，獲得單個距離單元運動目標聚焦成像的結果；

(7)反復執行步驟(6)，遍歷所有距離單元，完成全部運動目標的聚焦成像。

2.根據權利要求1所述的基于楔石變換和積分二次函數的運動目標聚焦方法，其中步驟(3)中在距離頻域中進行方位慢時間反轉變換，具體包括有如下步驟：

3a)對距離頻域和方位慢時間域的雷達回波信號s₁(f,t_m)進行方位慢時間反轉得到距離頻域和方位慢時間反轉之后的雷達回波信號其具體計算表達式為：

其中：表示時間序列反轉操作，f表示距離頻率變量，t_m表示方位慢時間變量，m表示方位脈沖序號，rect(·)表示矩形窗函數，B表示發射信號帶寬，w_a(t_m)表示方位慢時間窗函數，c表示光速，f_c表示發射信號載頻，R₀表示最近斜距，a₁表示距離模型一階項系數，a₂表示距離模型二階項系數，(·)²表示平方運算，a₃表示距離模型三階項系數，(·)³表示三次方運算；

3b)將方位慢時間反轉后的信號與距離頻域和方位慢時間域的雷達回波信號s₁(f,t_m)相乘得到距離徙動和多普勒彎曲補償之后的信號s₂(f,t_m)，其具體計算表達式為：

3.根據權利要求1所述的基于楔石變換和積分二次函數的運動目標聚焦方法，其中步驟(6)方位向二次項估計與補償，具體包括有如下步驟：

6a)提取運動目標回波信號：提取第n個距離單元內距離快時間和方位慢時間運動目標回波信號s_2KT(R_0n,η_m)：

其中：R_0n表示第n個距離單元，η_m表示楔石變換后的方位慢時間變量，a_2n表示第n個距離單元內的運動目標距離模型的二階項系數，n＝1,2,…,N表示距離單元序號，N表示距離單元總個數，λ表示發射信號的波長；

6b)計算積分二次函數值：根據先驗知識設置目標距離模型二階系數的搜索范圍u＝(-k,-k+Δk,…,k-Δk,k)，分別計算第n個回波信號不同u值的積分二次函數值IQPF(u)：

其中：-k表示二階系數搜索的下限，k表示二階系數搜索的上限，Δk表示二階系數搜索的步長，τ表示時延變量；

6c)搜索積分二次函數最大值對應的u域值u_max：通過峰值檢測，搜索出積分二次函數最大值IQPF_max對應的u域值u_max，具體計算表達式為：

其中：表示在u域中進行峰值搜索運算；

6d)估計二階項系數：通過u_max的值估計距離模型二階項系數其具體計算表達式為：

其中：λ表示發射信號的波長；

6e)構造補償函數聚焦成像：構造二階項系數補償函數補償多普勒徙動，并進行方位慢時間快速傅里葉變換得到補償二階項后的運動目標回波信號s_3KT(R_0n,f_m)完成該距離單元運動目標聚焦，其具體計算表達式為：

其中：f_m表示方位多普勒變量，表示對η_m進行快速傅里葉變換操作，δ(·)表示沖激函數，λ表示發射信號的波長。