[發明專利]基于FFT的脈間頻率捷變雷達的目標速度估計方法

有效

• 申請號: 202010433532.X
• 申請日: 2020-05-21
• 公開（公告）號: CN111551925B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發明（設計）人: 全英匯;程遠;馮偉;別博文;肖國堯;陳俠達;李亞超;邢孟道
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01S13/58
• 分類號: G01S13/58;G01S7/285;G01S7/41
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華

1.一種基于FFT的脈間頻率捷變雷達的目標速度估計方法，其特征在于，包括如下：

(1)預設載波頻率跳變范圍，并將其等分為N個頻點，N為2的整數次冪，從1到N順次編號；在脈間頻率捷變雷達的每個相干積累間隔內從N個頻點中隨機選出M個頻點作為載波頻率，M不小于N/4；

(2)在一個相干積累間隔內，脈間頻率捷變雷達發射機以(1)中選出的M個頻點為載頻，依次發射M個線性調頻脈沖信號；該脈沖信號經目標反射后，由脈間頻率捷變雷達接收機順次接收；

(3)用正交下變頻方法，去除每一個雷達接收回波中的載頻信息，得到M個基帶復信號；

(4)將M個基帶復信號與雷達發射脈沖信號分別轉換至頻域，并對后者取共軛，再對兩者依次進行哈達瑪積和快速傅里葉逆變換IFFT，得到M行L列的脈沖壓縮矩陣Φ，其中L為每個脈沖壓縮的數據長度；

(5)根據雷達系統的速度檢測范圍和檢測精度，并參照M個載頻的排序關系，生成Q個補償速度v¹,v²,...,v^q,...,v^Q以及Q個M維的速度補償向量其中v^q表示第q個補償速度，表示第q個速度補償向量，q＝1,2,...,Q；

(6)按距離單元取出脈沖壓縮矩陣，分別與Q個速度補償向量做哈達瑪積，得到Q個速度補償結果，即Q個M維的向量其中表示第q個速度補償結果，q＝1,2,...,Q，l＝1,2,...,L表示第l個距離單元，每一個補償結果中的M個元素一一對應相干積累間隔內的M個跳頻頻點；

(7)選取最佳速度補償結果：

(7a)將每一個速度補償結果向量中的M個元素依據跳頻頻點的編號進行重排，并在編號不連續處填充0元素，使其擴充到N維，得到Q個N維的新的速度補償結果其中表示重排后的第q個速度補償結果，q＝1,2,...,Q，l＝1,2,...,L表示第l個距離單元；

(7b)對每一個距離單元對應的Q個新的速度補償結果，分別做Q次N點快速傅里葉變換FFT，得到頻譜Y_l¹,Y_l²,...,Y_l^q,...,Y_l^Q，其中Y_l^q表示第q個速度補償結果的頻譜；

(7c)根據最大FFT峰值確定每一個距離單元對應的Q個速度補償結果中的最佳速度補償結果

(8)根據最佳速度補償結果找到對應的最佳速度補償向量中的速度值v^q'即為目標速度的估計值，其中

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，(3)中用正交下變頻方法，去除每一個雷達接收回波中的載頻信息，實現如下：

(3a)將回波信號x(t)表示為：

其中，f₀為載頻頻率，a(t)為信號幅度，為信號相位，Re{}代表取實部；

(3b)將回波信號x(t)分別與本振信號cos(2πf₀t)和-sin(2πf₀t)相乘，得到混頻輸出

其中，稱為同相分量，稱為正交分量，分別表示如下：

(3c)將混頻輸出通過低通濾波器濾除其高頻雜波與鏡像頻率，得到基帶復信號：

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，(4)中得到M行L列的脈沖壓縮矩陣Φ，表示如下：

其中，為第m個脈沖的脈沖壓縮結果中第l個距離單元處的數值，m＝1,2,...,M，l＝1,2,...,L，a_m,l為其包絡幅值，f_m為第m個脈沖的載頻，r為目標徑向距離，v為目標速度，T_r為脈沖重復周期，c為光速。