1.一種用于動(dòng)目標(biāo)雷達(dá)截面積測(cè)量的距離與多普勒匹配方法,其特征在于,包括以下步驟:
a.雷達(dá)向待測(cè)動(dòng)目標(biāo)發(fā)射脈沖重復(fù)周期為Tr的線性調(diào)頻脈沖信號(hào)s(t),s(t)表示為如下公式1:
其中p(t)為如下公式2:
公式1和公式2中,Tp為脈沖寬度,K為調(diào)頻率,fc為載波頻率,m表示為第m個(gè)脈沖,為矩形窗函數(shù),定義為如下公式3:
b.雷達(dá)接收經(jīng)待測(cè)動(dòng)目標(biāo)反射后的雷達(dá)回波信號(hào),經(jīng)下變頻、濾波處理后,得到雷達(dá)基帶回波信號(hào)Sr(t),Sr(t)表示為如下公式4:
公式4中,Aσ為包含動(dòng)目標(biāo)RCS的回波信號(hào)電平,c為光速,R為待測(cè)動(dòng)目標(biāo)到雷達(dá)的瞬時(shí)距離;
c.對(duì)雷達(dá)基帶回波信號(hào)Sr(t)進(jìn)行采樣,采樣率為fs≥1/B,其中B為發(fā)射信號(hào)帶寬,且B=K·Tp,獲得N點(diǎn)雷達(dá)基帶回波信號(hào)序列s(n),其中N為單個(gè)脈沖重復(fù)周期內(nèi)的采樣點(diǎn)數(shù),即其中,表示為向下取整;
d.根據(jù)發(fā)射信號(hào)的脈沖寬度Tp,信號(hào)采樣率fs,計(jì)算出雷達(dá)發(fā)射脈沖信號(hào)的采樣點(diǎn)數(shù)
e.連續(xù)采集M個(gè)重復(fù)周期的雷達(dá)回波信號(hào),構(gòu)成M×N的雷達(dá)基帶回波信號(hào)矩陣S,對(duì)回波信號(hào)矩陣S通過帶時(shí)移的匹配濾波器進(jìn)行脈沖壓縮處理,具體方法包括以下步驟:
e1.根據(jù)如下公式5設(shè)計(jì)匹配濾波器的參考函數(shù),得到k組點(diǎn)數(shù)均為N1的參考函數(shù)hi(n);
其中k為時(shí)移組數(shù);
e2.對(duì)第一個(gè)雷達(dá)基帶回波信號(hào)序列s1(n)和k組參考函數(shù)hi(k,n)作nfft點(diǎn)的FFT變換,nfft≥N,nfft=2l且l為使得N+N1和2l之間差值的最小值;信號(hào)FFT如下公式(6)所示:
參考函數(shù)FFT如下公式(7)所示:
e3.將S1(ω)分別與Hi(ω)相乘,得Yi(ω)=S1(ω)Hi(ω),i=1,2,…,k;
e4.根據(jù)如下公式(8)求得Yi(ω)的nfft點(diǎn)IFFT,得s1(n)帶時(shí)移的脈沖壓縮結(jié)果;
e5.利用冒泡法分別求得這k個(gè)序列幅度值中每列的最大值,再次比較這些最大值,選取最大值所在的序列作為第一個(gè)重復(fù)周期雷達(dá)回波信號(hào)的脈沖壓縮結(jié)果,賦給脈沖壓縮矩陣S1的第一行,同時(shí)記錄該結(jié)果所對(duì)應(yīng)的時(shí)移組kT;
e6.根據(jù)最大值所對(duì)應(yīng)的距離單元nmax和時(shí)移組kT,由如下公式(9)計(jì)算出待測(cè)動(dòng)目標(biāo)離雷達(dá)的精確距離Rr:
e7.對(duì)第2至M個(gè)雷達(dá)基帶回波信號(hào)序列sw(n),w∈[2,3,…,M]作nfft點(diǎn)的FFT變換,信號(hào)FFT如下公式(10)所示:
e8.將Sw(ω)分別與第kT組參考函數(shù)的頻域響應(yīng)相乘,得
e9.根據(jù)如下公式(11)求得Y(w,ω)的nfft點(diǎn)IFFT,得sw(n)的脈沖壓縮結(jié)果:
e10.將第2至M個(gè)重復(fù)周期雷達(dá)回波信號(hào)的脈沖壓縮結(jié)果,賦給脈沖壓縮矩陣S1的第2至M行,得到所有M個(gè)重復(fù)周期的脈沖壓縮結(jié)果;
f.將矩陣S1的第1到N列分別做FFT得到一個(gè)新的M×N的矩陣MTD,用S1(m,n)表示矩陣S1的第m行第n列的元素,MTD(u,n)表示矩陣MTD的第u行第n列的元素,F(xiàn)FT如下公式(12)所示:
g.對(duì)矩陣MTD的每一列按冒泡排序法求出最大幅值和最大幅值處的行數(shù)記為L(zhǎng),再比較這N個(gè)最大值得到一個(gè)最大值和這個(gè)最大值所在的列Row;
h.由如下公式(13)求出回波中頻(f0)的粗略值:
由如下公式(14)計(jì)算出Chirp_z變換的初始頻點(diǎn)f1:
由如下公式(15)計(jì)算出Chirp_z變換的結(jié)束頻點(diǎn)f2:
其中,fr為脈沖重復(fù)頻率,fr=1/Tr;
g.對(duì)S1的第nmax列做Chirp_z變換,得到一個(gè)M1的序列,其中M1為細(xì)化的點(diǎn)數(shù);變換的方法包括以下步驟:
g1.選擇一個(gè)最小的整數(shù)L1,使其滿足L1≥M+M1-1,同時(shí)滿足L1=2m1,m1為任意正整數(shù);
g2.將長(zhǎng)度為M的序列補(bǔ)0或者任意值,使序列長(zhǎng)度變?yōu)長(zhǎng)1,并利用FFT法求此序列的L1點(diǎn)離散傅里葉變換DFT,
其中:A0表示起始取樣點(diǎn)的半徑長(zhǎng)度,通常A0≤1;
θ0表示起始取樣點(diǎn)Z0的相角,θ0=2πf1/fs;
表示兩相鄰點(diǎn)之間的等分角
g3.根據(jù)如下公式(16)求h(n):
用FFT法求h(n)的L1點(diǎn)DFT,
g4.將H(r)和G(r)相乘,得Q(r)=H(r)G(r),Q(r)為L(zhǎng)1點(diǎn)頻域離散序列;
g5.用FFT法求Q(r)的L1點(diǎn)IDFT,得h(n)和g(n)的圓周卷積q(n),如下公式17所示:
公式17中,前M1個(gè)值等于h(n)和g(n)的線性卷積結(jié)果[h(n)*g(n)];
g6.采用如下公式18求x(zk):
h.用冒泡排序法求x(zk)幅值的最大值Yr;
l.在微波暗室中,依據(jù)步驟二至十一的方法測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)的金屬圓球的接收機(jī)幅度值Y0以及標(biāo)準(zhǔn)金屬圓球與雷達(dá)的距離R0,此時(shí)標(biāo)準(zhǔn)金屬球的RCS值σ0已知。為降低雷達(dá)發(fā)射機(jī)和接收機(jī)功率,該測(cè)試可在發(fā)射機(jī)上增加一個(gè)衰減器以降低雷達(dá)的輻射功率;
j.根據(jù)公式(19)求得待測(cè)動(dòng)目標(biāo)的一個(gè)RCS測(cè)量值。
k.復(fù)步驟a至步驟jK次,得到待測(cè)動(dòng)目標(biāo)的K個(gè)RCS測(cè)量值σk,k∈[1,2,…,K],求取平均RCS測(cè)量值作為待測(cè)動(dòng)目標(biāo)的RCS值。