[發(fā)明專利]基于時(shí)間尺度的keystone變換實(shí)現(xiàn)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110403078.8
• 申請(qǐng)日: 2021-04-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113111301A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-07-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張亮;張殿宗;張翔宇;王國(guó)宏;張宇;于洪波
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍海軍航空大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F17/14
• 分類號(hào): G06F17/14;G01S7/295;G01S7/40
• 代理公司: 北京市浩東律師事務(wù)所 11499
• 代理人: 遲爽

本發(fā)明屬于雷達(dá)信號(hào)處理領(lǐng)域，針對(duì)雷達(dá)信號(hào)處理中目標(biāo)距離走動(dòng)校正難題，提出基于時(shí)間尺度的keystone變換(KT)實(shí)現(xiàn)方法。KT核心思想是去除快時(shí)間頻率與慢時(shí)間耦合關(guān)系，圍繞KT核心思想引入時(shí)間尺度(TS)概念，對(duì)KT進(jìn)行重新解釋，利用梅林變換的特例尺度變換，給出了一種嚴(yán)格意義上的時(shí)間尺度實(shí)現(xiàn)方案。該發(fā)明具有嚴(yán)格的理論支撐，能夠有效解決目標(biāo)高速機(jī)動(dòng)或雷達(dá)長(zhǎng)時(shí)間積累引起的距離走動(dòng)校正問(wèn)題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于雷達(dá)信號(hào)處理領(lǐng)域，適用于解決目標(biāo)高速機(jī)動(dòng)或雷達(dá)長(zhǎng)時(shí)間積累引起的目標(biāo)距離走動(dòng)校正問(wèn)題。

背景技術(shù)

現(xiàn)代雷達(dá)多使用大時(shí)寬帶寬積信號(hào)，以同時(shí)獲得高距離分辨率和遠(yuǎn)作用距離，帶寬的增大意味著采樣頻率的提升，提升采樣頻率利于改善信噪比，但也給雷達(dá)信號(hào)處理帶來(lái)目標(biāo)距離走動(dòng)校正難題，特別是目標(biāo)高速機(jī)動(dòng)或雷達(dá)處于長(zhǎng)時(shí)間積累模式時(shí)。雷達(dá)相參積累中，通常利用Keystone變換(Keystone Transform,KT)消除目標(biāo)距離走動(dòng)影響。KT核心思想是構(gòu)造虛擬慢時(shí)間，目的是去除快時(shí)間頻率與慢時(shí)間耦合關(guān)系，當(dāng)目標(biāo)存在速度模糊時(shí)，還需估計(jì)模糊數(shù)進(jìn)行相位補(bǔ)償，該處理過(guò)程僅針對(duì)目標(biāo)存在徑向速度情況，當(dāng)目標(biāo)存在加速度、加加速度等高階項(xiàng)，涉及高階KT(二階及以上)，核心思想與一階KT相同。

目前，對(duì)KT的研究多以KT為處理工具，傾向特定場(chǎng)景下的工程應(yīng)用，對(duì)變換本身及實(shí)現(xiàn)方法研究相對(duì)較少。圍繞KT核心思想中的去耦合問(wèn)題，文獻(xiàn)[LI Y,ZENG T,LONG T,etal.Range migration compensation and Doppler ambiguity resolution by keystonetransform[C]//International Conference on Radar,2007:1466-1469]提出利用sinc插值實(shí)現(xiàn)，文獻(xiàn)[ZHAO Y B,WANG J,HUANG L,et al.Low complexity keystone transformwithout interpolation for dim moving target[C]//IEEE CIE InternationalConference,2011:1745-1748]進(jìn)一步提出無(wú)需插值的去耦合方法，具體為“CZT+IFFT”，其中CZT為Chirp-Z變換，文中提供了方法的具體步驟，但未給出明確的理論解釋。另外，還有“DFT+IFFT”方法，文獻(xiàn)[帥曉飛，朱玉軍，詹旭.基于keystone變換的弱目標(biāo)積累檢測(cè)及工程實(shí)現(xiàn)方法[J].火控雷達(dá)技術(shù),2018,47(3):27-30]論證得出“CZT+IFFT”與“DFT+IFFT”實(shí)現(xiàn)過(guò)程完全相同。

科恩認(rèn)為，“尺度是一種像頻率一樣的物理屬性”，查閱文獻(xiàn)對(duì)KT的尺度研究目前還是一個(gè)盲區(qū)。本專利引入時(shí)間尺度(Time-scaling,TS)概念，從尺度的角度對(duì)KT進(jìn)行重新解釋，提出基于時(shí)間尺度的keystone變換實(shí)現(xiàn)方法，利用梅林變換(Mellin Transform,MT)的特例尺度變換(Scale Transform,ST)，給出一種嚴(yán)格意義上的時(shí)間尺度實(shí)現(xiàn)方案。該發(fā)明具有嚴(yán)格的理論支撐，能夠有效解決目標(biāo)高速機(jī)動(dòng)或雷達(dá)長(zhǎng)時(shí)間積累引起的距離走動(dòng)校正難題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提出基于時(shí)間尺度的keystone變換實(shí)現(xiàn)方法，以解決目標(biāo)高速機(jī)動(dòng)或雷達(dá)長(zhǎng)時(shí)間積累引起的目標(biāo)距離走動(dòng)校正問(wèn)題。為介紹本發(fā)明，首先引入時(shí)間尺度(TS)概念，其次簡(jiǎn)要介紹梅林變換(MT)及其特例尺度變換(ST)，然后提出一種基于ST的時(shí)間尺度快速實(shí)現(xiàn)方案，最后對(duì)本發(fā)明的方法步驟進(jìn)行介紹。

(1)時(shí)間尺度TS

所謂TS即連續(xù)信號(hào)x(t)到y(tǒng)(t)的映射過(guò)程：

其中，t為時(shí)間變量，TS_α[·]為時(shí)間尺度表示符號(hào)，α∈R⁺為尺度因子，當(dāng)α＝1時(shí)，信號(hào)不變，當(dāng)0＜α＜1時(shí)，信號(hào)擴(kuò)張，當(dāng)α＞1時(shí)，信號(hào)收縮，上式中的是為保持TS前后信號(hào)能量相同，即：