專利名稱：調(diào)頻步進雷達復合測速運動補償方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于雷達技術(shù)領(lǐng)域，具體的說是基于寬帶雷達的復合測速方法，用于雷達 對運動目標的速度補償。
背景技術(shù)：
調(diào)頻步進脈沖信號是現(xiàn)代雷達中采用的一種距離高分辨信號，它是在頻率步進信 號和線性調(diào)頻信號的基礎上提出來的，能彌補二者的缺陷，具有較大的調(diào)頻間隔，且合成同 樣的寬帶需要的調(diào)頻點數(shù)較少，同時單個脈沖的距離分辨力也較高，有利于多目標的分辨 和分選。然而，調(diào)頻步進雷達對目標的徑向運動較為敏感，存在距離-多普勒耦合現(xiàn)象。在 目標運動環(huán)境下，尤其是在目標高速運動時，如果不對速度進行補償，將會導致合成的擴展 目標一維距離像產(chǎn)生距離徙動、波形失真、能量發(fā)散，造成距離像分辨率下降、測距精度降 低和信噪比損失，嚴重時將使距離像失去意義。因此，必須對目標徑向速度進行精確估計。 目前，對調(diào)頻步進的速度估計方法通常采用步進頻的速度估計方法，主要有以下幾種1)時域相關(guān)法與頻域相關(guān)法。如文獻[蔣楠稚，王毛路，李少洪，等.頻率步進脈 沖距離高分辨一維成像速度補償分析[J].電子科學學刊，1999，21 (5) =665-670.]；2)最小熵法。如文獻[王根原，保錚.逆合成孔徑雷達運動補償中包絡對齊的新 方法[J].電子學報，1998，26 (6) 5-8.]；3)最小脈組誤差法。如文獻[劉崢，張守宏.步進頻率雷達目標的運動參數(shù)估計 [J]電子學報，2000，28 (3) =43-45.]；4)脈組相位差分法。如文獻[牛濤，陳衛(wèi)東.脈沖步進頻率雷達的一種運動補償 新方法[J].中國科學技術(shù)大學學報，2005，35 (2) :161-166.]。在以上方法中，時域相關(guān)法雖然測速范圍較大，但其測速精度較低，雖然可以通過 補零IFFT加以改善，但一般仍不能滿足一次相位項所要求的補償精度；頻域相關(guān)法雖然測 速精度較高，但不模糊速度范圍很小，只能用于低速目標測速；最小熵法的本質(zhì)是以最小熵 來優(yōu)化補償相位的代估參數(shù)，但其計算量較大，實時性較差；最小脈組誤差法和脈組相位差 分法都是通過搜索得到最優(yōu)的速度值，而搜索的速度具有周期性，因此，在速度范圍已知的 條件下可以準確搜索出目標速度，但當速度范圍未知或范圍很大時，有可能陷入局部極小 值，從而不能準確的估計目標徑向速度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述已有方法的缺點，提出了一種調(diào)頻步進雷達復合測速 運動補償方法，以增大不模糊速度范圍，避免最小脈組誤差法和脈組相位差分法的局部極 小值問題，降低計算量，提高測速精度。本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的一.技術(shù)原理
調(diào)頻步進雷達發(fā)射的信號是一串載頻線性跳變的線性調(diào)頻子脈沖，其時域表達式 為
權(quán)利要求
一種調(diào)頻步進雷達復合測速運動補償方法，包括如下步驟(1)雷達發(fā)射由脈沖多普勒PD信號u1(t)和調(diào)頻步進信號u2(t)組成的復合信號u3(t) <mrow><msub> <mi>u</mi> <mn>3</mn></msub><mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>=</mo><msub> <mi>u</mi> <mn>1</mn></msub><mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo></mrow><mo>+</mo><msub> <mi>u</mi> <mn>2</mn></msub><mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>)</mo></mrow> </mrow> <mrow><mo>=</mo><munderover> <mi>&Sigma;</mi> <mrow><mi>m</mi><mo>=</mo><mn>0</mn> </mrow> <mrow><mi>M</mi><mo>-</mo><mn>1</mn> </mrow></munderover><mi>rect</mi><mrow> <mo>(</mo> <mfrac><mrow> <mi>t</mi> <mo>-</mo> <mi>m</mi> <msubsup><mi>T</mi><mi>r</mi><mo>&prime;</mo> </msubsup></mrow><msubsup> <mi>T</mi> <mn>1</mn> <mo>&prime;</mo></msubsup> </mfrac> <mo>)</mo></mrow><msup> <mi>e</mi> <mrow><mi>j</mi><mn>2</mn><mi>&pi;</mi><msub> <mi>f</mi> <mn>0</mn></msub><mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>-</mo> <mi>m</mi> <msubsup><mi>T</mi><mi>r</mi><mo>&prime;</mo> </msubsup> <mo>)</mo></mrow> </mrow></msup><mo>+</mo><munderover> <mi>&Sigma;</mi> <mrow><mi>n</mi><mo>=</mo><mn>0</mn> </mrow> <mrow><mi>N</mi><mo>-</mo><mn>1</mn> </mrow></munderover><mi>rect</mi><mrow> <mo>(</mo> <mfrac><mrow> <mi>t</mi> <mo>-</mo> <mi>n</mi> <msub><mi>T</mi><mi>r</mi> </msub> <mo>-</mo> <mi>M</mi> <msubsup><mi>T</mi><mi>r</mi><mo>&prime;</mo> </msubsup></mrow><msub> <mi>T</mi> <mn>1</mn></msub> </mfrac> <mo>)</mo></mrow><msup> <mi>e</mi> <mrow><mi>j&pi;k</mi><msup> <mrow><mo>(</mo><mi>t</mi><mo>-</mo><mi>n</mi><msub> <mi>T</mi> <mi>r</mi></msub><mo>-</mo><mi>M</mi><msubsup> <mi>T</mi> <mi>r</mi> <mo>&prime;</mo></msubsup><mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn></msup> </mrow></msup><msup> <mi>e</mi> <mrow><mi>j</mi><mn>2</mn><mi>&pi;n&Delta;f</mi><mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>-</mo> <mi>n</mi> <msub><mi>T</mi><mi>r</mi> </msub> <mo>-</mo> <mi>M</mi> <msubsup><mi>T</mi><mi>r</mi><mo>&prime;</mo> </msubsup> <mo>)</mo></mrow> </mrow></msup><msup> <mi>e</mi> <mrow><mi>j</mi><mn>2</mn><mi>&pi;</mi><msub> <mi>f</mi> <mn>0</mn></msub><mrow> <mo>(</mo> <mi>t</mi> <mo>-</mo> <mi>n</mi> <msub><mi>T</mi><mi>r</mi> </msub> <mo>-</mo> <mi>M</mi> <msubsup><mi>T</mi><mi>r</mi><mo>&prime;</mo> </msubsup> <mo>)</mo></mrow> </mrow></msup> </mrow>其中M為PD信號的脈沖個數(shù)，M≥2NTr/T′r，N為頻率步進數(shù)，N≥c/(2ΔfΔr)，c為光速，Δf為頻率步進值，Δf≤c/(2E)，E為目標徑向最大長度，Δr為雷達的距離分辨率，Tr為調(diào)頻步進信號的脈沖重復周期，Tr≥2Rmax/c，Rmax為雷達最大作用距離，T′r為PD信號的脈沖重復周期，T′r≤c/(2f0vmax)，f0為發(fā)射信號載頻，vmax為目標的最大不模糊速度，m＝0，1，2，L，M 1為第m個PD信號，t為時間變量，T′1為PD信號的子脈沖時寬，n＝0，1，2，L，N 1為第n個調(diào)頻步進chirp子脈沖信號，T1為調(diào)頻步進信號的子脈沖時寬，k＝B1/T1為調(diào)頻率，B1為線性調(diào)頻chirp子脈沖帶寬，αΔf＜B1＜αc/(2E)，α為加海明窗進行脈沖壓縮時的主瓣覆蓋寬度展寬系數(shù)，α＝1.47；(2)對u1(t)的回波信號做快速傅里葉變換FFT，并利用恒虛警檢測方法獲得目標的多普勒頻率fd，計算出目標速度其中λ為發(fā)射信號波長；(3)利用快速傅里葉變換FFT對調(diào)頻步進信號u2(t)的線性調(diào)頻chirp子脈沖回波數(shù)據(jù)進行脈沖壓縮；(4)對脈沖壓縮后的調(diào)頻步進子脈沖信號乘以實現(xiàn)調(diào)頻步進雷達的運動補償，其中fn為第n個線性調(diào)頻chirp子脈沖的載頻，c為光速，Tr為調(diào)頻步進信號的脈沖重復周期，v為目標速度。FDA0000028250600000013.tif,FDA0000028250600000014.tif,FDA0000028250600000015.tif,FDA0000028250600000016.tif
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)頻步進雷達復合測速運動補償方法，其中步驟(1)所述的 雷達發(fā)射復合信號U3 (t)，是雷達交替發(fā)射脈沖多普勒PD信號U1 (t)和調(diào)頻步進信號U2 (t)。全文摘要
本發(fā)明公開了一種調(diào)頻步進雷達復合測速運動補償方法，主要解決傳統(tǒng)方法測速精度低、不模糊速度范圍小及計算量大的問題。其過程是(1)雷達交替發(fā)射脈沖多普勒PD信號和調(diào)頻步進信號；(2)對PD回波信號做快速傅立葉變換FFT，并利用恒虛警檢測方法獲得目標的多普勒頻率，進而計算出目標速度；(3)對調(diào)頻步進信號的線性調(diào)頻chirp子脈沖回波數(shù)據(jù)進行脈沖壓縮；(4)利用PD信號測得的目標速度對脈沖壓縮后的調(diào)頻步進信號進行運動補償。本發(fā)明與傳統(tǒng)的測速方法相比，能夠避免出現(xiàn)距離模糊和速度模糊，并且測速精度能夠滿足一次相位速度補償精度要求，而且在整個處理過程中僅涉及到FFT運算，計算時間快，易于工程實現(xiàn)，可用于目標成像與雷達精確制導。
文檔編號G01S7/41GK101980046SQ20101050744
公開日2011年2月23日 申請日期2010年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月14日
發(fā)明者劉俊, 劉崢, 劉欽, 劉韻佛, 孫慧霞 申請人:西安電子科技大學