基于統(tǒng)計最優(yōu)的頻率步進(jìn)雷達(dá)信號目標(biāo)抽取方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于統(tǒng)計最優(yōu)的頻率步進(jìn)雷達(dá)信號目標(biāo)抽取方法，用于去除頻率步進(jìn)信號IFFT距離細(xì)化后所表示的距離范圍與當(dāng)前回波采樣值所表示的距離范圍之間的距離失配冗余，以及過采樣冗余。本發(fā)明解決了在經(jīng)典算法舍棄法和選大法中都需要對第“0”個采樣點進(jìn)行標(biāo)定，否則很有可能無法采樣到目標(biāo)點的問題。該算法的核心思想是根據(jù)將一幀數(shù)據(jù)IFFT后的結(jié)果進(jìn)行循環(huán)移位對齊，將對齊后數(shù)據(jù)在粗距離采樣維疊加，將以疊加后的最大值為中心的部分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行拼接，可以既能抽取出同距離幅度較大的點，又解決了經(jīng)典算法中需要對第“0”個采樣點進(jìn)行標(biāo)定的問題。
【專利說明】基于統(tǒng)計最優(yōu)的頻率步進(jìn)雷達(dá)信號目標(biāo)抽取方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于雷達(dá)信號目標(biāo)抽取方法，具體涉及一種基于統(tǒng)計最優(yōu)的頻率步進(jìn)雷達(dá) 信號目標(biāo)抽取方法，用于去除頻率步進(jìn)信號IFFT距離細(xì)化后所表示的距離范圍與當(dāng)前回 波采樣值所表示的距離范圍之間的距離失配冗余，以及過采樣冗余。

【背景技術(shù)】
[0002] 步進(jìn)頻率信號是一種重要的距離高分辨率雷達(dá)信號，它采用發(fā)射一串載頻線性跳 變的雷達(dá)脈沖，再通過對脈沖回波的IFFT處理來獲得合成距離高分辨的效果。頻率步進(jìn)信 號是合成寬帶信號，它將寬帶信號在頻域分解成多個窄帶信號，通過多個窄帶信號的收發(fā) 來獲取合成的寬帶信息。步進(jìn)頻率信號發(fā)射和接收的脈沖信號均為窄帶信號，并且步進(jìn)頻 率信號可以在獲得高分率的同時降低對數(shù)字信號處理機(jī)的瞬時帶寬的要求，系統(tǒng)易于工程 實現(xiàn)。
[0003] 在步進(jìn)頻率雷達(dá)體制中，目標(biāo)冗余是一個特殊的問題。因此需要采用目標(biāo)抽取算 法來消除目標(biāo)冗余。目標(biāo)冗余是指IFFT細(xì)化后的距離范圍與當(dāng)前回波采樣值所表示的距 離范圍不是簡單的一一對應(yīng)關(guān)系，有一些多余的信息。要得到真實的距離信息，就必須精 確地按照一定的順序，從所有采樣點的IFFT結(jié)果中選取某些點，去掉冗余信息，組成完 備的一維距離像，這就是步進(jìn)頻率雷達(dá)的目標(biāo)抽取算法。對于一個實用的步進(jìn)頻率體制距 離高分辨雷達(dá)系統(tǒng)而言，在處理機(jī)中采用目標(biāo)抽取算法從而獲得完備的一維距離像是必須 的。
[0004] 冗余分為兩種：距離失配冗余和過采樣冗余。其中距離失配冗余與單個脈沖距離 分辨率rT，單點不模糊距離ri有關(guān)，而過采樣冗余主要由單個脈沖距離分辨率rT，單個脈沖 距離精度匕決定。
[0005] 1、距離失配冗余：
[0006] 發(fā)射脈寬T決定了單脈沖距離分辨率rT =CT/2,其中C為光速（后同）。而頻 率步進(jìn)階梯Af(后同）決定了單點不模糊距離!T1=C/(2Af)，其比值為rJr1=TAf。 通常步進(jìn)頻率信號需要滿足條件：TAf< 1，它表示細(xì)化后的距離范圍大于當(dāng)前回波所代 表的距離范圍，所以細(xì)化后的一維距離像會有ri-rT的區(qū)域無效（即冗余），此時的細(xì)化結(jié) 果包含了全部目標(biāo)的信息，但是由于距離失配，目標(biāo)會發(fā)生距離走動，造成測距不準(zhǔn)，必須 通過去冗余算法獲得真實的距離。
[0007] 圖1是上述情況下3組相鄰采樣點IFFT后的結(jié)果示意圖。其中空白區(qū)域代表有 效清晰區(qū)，無框區(qū)域代表無效區(qū)。由圖1可以看出，每組采樣點的IFFT結(jié)果有^-匕的混 疊區(qū)域，在混疊區(qū)內(nèi)無法判斷目標(biāo)的真實位置。但由于^〉！* T，折疊后的數(shù)據(jù)不會覆蓋到 清晰區(qū)，所以無混疊現(xiàn)象。但是，如果將圖1中的IFFT結(jié)果簡單續(xù)接，仍然無法獲得目標(biāo)的 真實距離。必須采用合適的去冗余算法，從每組IFFT結(jié)果中精確的提取出一部分，即將圖 1中的1、2、3、4提取出來續(xù)接獲得真實的一維距離像。
[0008] 2、過采樣冗余：
[0009] 理論上，Ts只要等于發(fā)射脈寬，就可以獲得全程的一維距離像，在實際系統(tǒng)中，由 于回波的展寬和發(fā)散，使得采樣點沒有采到回波的最大值，造成幅度損失。所以通常會使 TsST/3,從而降低采樣損失。但提高T3會使同一個點目標(biāo)的回波有可能被采樣多次，造 成同一個目標(biāo)點多次出現(xiàn)在不同的組的細(xì)化結(jié)果上，同時，具有多個散射中心的目標(biāo)回波 有可能分布在兩個以上的IFFT結(jié)果當(dāng)中，這也需要目標(biāo)抽取算法來處理。
[0010] 目前，目標(biāo)抽取算法主要有如下幾種方法：
[0011] 1、舍棄法
[0012] 假設(shè)采樣距離分辨率rs(rs=CTs/2)，對于每一組IFFT結(jié)果來說，它包含'距離信 息'的長度就是rs，所以只要在每組IFFT結(jié)果中取出長度為^的'信息'并續(xù)接起來，就構(gòu) 成了最簡單的'舍棄'目標(biāo)抽取算法（以下簡稱舍棄法）。
[0013] 舍棄法原理如圖2所示，設(shè)共有M個采樣點，IFFT后可以得到N個數(shù)據(jù)，從而得到 一個大小為NXM的矩陣。對于其中第m個采樣點，（m= 0,1，2，…，M-1)，取出其中第Pm 到第Qm點之間的^個數(shù)據(jù)（Pm，Qm= 〇，1，2,…，N-1)(圖2中的陰影部分），作為當(dāng)前采樣 點的提取點跡，再將每個采樣點所取的數(shù)據(jù)進(jìn)行拼接，即得到目標(biāo)的一維距離像。關(guān)于Pm和 Qm的取值由下式?jīng)Q定：
[0014] ①于第 0 個采樣點，設(shè)Pci= 0,則W。=Trunc(rs/Ar)，Qtl=P(!+Wtl-I〇
[0015] ②于第m個采樣點（m= 1，2，(Qm-^l)ModN

【權(quán)利要求】
1. 一種基于統(tǒng)計最優(yōu)的頻率步進(jìn)雷達(dá)信號目標(biāo)抽取方法，其特征在于步驟如下： 步驟1 :將一個CPI的數(shù)據(jù)存儲成一個大小為TXN的矩陣，其中矩陣的每行為每個脈 沖重復(fù)周期接收的數(shù)據(jù)，矩陣的每列為不同脈沖重復(fù)周期在同一粗距離位置上的采樣點； 步驟2 :對TXN矩陣的每一列做IFFT，得到距離細(xì)化后每幀數(shù)據(jù)矩陣A大小為MXN， 其中：M為IFFT點數(shù)； 擊驟h計笪毎個耜距富梁烊?需要提取的數(shù)據(jù)段長度W :
rs= c/2fs Δ r = c/ (2M Δ f) 其中：Trunc為截斷運算，rs為采樣距離分辨率，ΔΓ為雷達(dá)的最小分辨距離單元，c為 光速，△ f為頻率步進(jìn)階梯，fs為基帶采樣率； 步驟4 :以第"0"個粗距離采樣點為基準(zhǔn)，將第i個粗距離采樣點進(jìn)行循環(huán)移位，i = I :N-1，得到大小為MXN的矩陣B，所述的循環(huán)移位計算公式： B(n，i) =A(mod(n+(i_l)*W，M)，i) 其中mod為取模運算； 步驟5 :將矩陣B按行疊加，得到大小為MX 1的矩陣X ; 步驟6 :應(yīng)用比較法找出矩陣X中的M個數(shù)中最大值mx和最大值所在的位置X(m，1)， 以最大值為中心在矩陣B中截取一段WXN的矩陣Y，截取公式如下： P = m-fIoor(W/2) Q = P+W-1 其中P為截取矩陣起始行，Q為截取矩陣結(jié)束行，floor為向下取整運算；取出矩陣B中 第P行到第Q行的數(shù)據(jù)，得到大小為WXN的矩陣Y ; 步驟7 :將矩陣Y中的數(shù)據(jù)按列首尾連續(xù)拼接得到大小為IX (W*N)的一維矩陣Z，表示 目標(biāo)的一維距離像。
【文檔編號】G01S7/41GK104515983SQ201410817700
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2014年12月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月25日
【發(fā)明者】羅丁利, 戴巧娜, 郭鵬程 申請人:西安電子工程研究所