本發(fā)明屬于雷達(dá)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于高超聲速平臺(tái)雙通道雷達(dá)的高精度運(yùn)動(dòng)目標(biāo)成像方法，用于高超聲速平臺(tái)雷達(dá)的精確運(yùn)動(dòng)目標(biāo)成像。

背景技術(shù)：

高超聲速飛行器具有飛行速度快、飛行高度高、反應(yīng)時(shí)間短、作戰(zhàn)半徑大、隱蔽性好、突防能力強(qiáng)等特點(diǎn)，可以讓目前的防控系統(tǒng)對(duì)其難以探測(cè)，并且能夠在1小時(shí)內(nèi)對(duì)全球范圍內(nèi)的敏感目標(biāo)進(jìn)行精確打擊，具有很高的軍事研究?jī)r(jià)值，是一種近年來國(guó)內(nèi)外大力研究和發(fā)展的新型作戰(zhàn)平臺(tái)。目前，全世界多個(gè)國(guó)家正在大力發(fā)展高超聲速飛行器，然而大部分的研發(fā)工作集中在臨近空間飛行器設(shè)計(jì)等方面，而針對(duì)臨近空間高超聲速飛行器在對(duì)地探測(cè)能力方面的研究則很少。因此，針對(duì)高超聲速平臺(tái)雷達(dá)對(duì)地觀測(cè)的研究具有很高的研究?jī)r(jià)值。

戰(zhàn)場(chǎng)信息偵察系統(tǒng)不僅要確切知道敵方陣地的位置、設(shè)施和兵力的部署情況，還需要對(duì)戰(zhàn)場(chǎng)上大量的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)(例如：敵方的裝甲車、坦克等)進(jìn)行監(jiān)視并對(duì)其進(jìn)行精確定位，進(jìn)而掌握戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)。在這種情況下，運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)技術(shù)(Ground Moving Target Indication,GMTI)和定位具有至關(guān)重要的意義，將合成孔徑雷達(dá)(synthetic aperture radar,SAR)成像技術(shù)和GMTI結(jié)合起來，使得戰(zhàn)場(chǎng)信息偵察系統(tǒng)既能獲得場(chǎng)景的高分辨率SAR圖像又能檢測(cè)出場(chǎng)景中的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，其中SAR可以對(duì)背景進(jìn)行高分辨率成像，GMTI可以在大范圍區(qū)域內(nèi)連續(xù)、及時(shí)、清晰的描述戰(zhàn)場(chǎng)存在的大量運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，且不受天氣影響，二者相聯(lián)合，十分有助于提高戰(zhàn)場(chǎng)感知能力?，F(xiàn)在，針對(duì)高超聲速平臺(tái)的SAR成像算法已經(jīng)有研究人員開始研究，并取得了一定的成果，而針對(duì)高超聲速平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)成像算法則還沒有被研究。因此，高超聲速平臺(tái)雷達(dá)的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)成像方法具有重要的研究意義。

現(xiàn)有的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)成像方法基于距離多普勒(range Doppler，RD)算法，采用靜止目標(biāo)的參數(shù)對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行聚焦，并且通常不考慮距離彎曲和距離走動(dòng)對(duì)成像造成的影響，因此只適用于低分辨率的情況，而在針對(duì)高超聲速平臺(tái)高分辨率雷達(dá)的情況時(shí)，會(huì)存在嚴(yán)重的聚焦性能下降。另外，現(xiàn)有的RD方法對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的徑向速度和切向速度等運(yùn)動(dòng)參數(shù)估計(jì)精度也較低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述已有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出了一種基于高超聲速平臺(tái)雙通道雷達(dá)的高精度運(yùn)動(dòng)目標(biāo)成像方法，可以有效解決現(xiàn)有方法運(yùn)動(dòng)目標(biāo)參數(shù)估計(jì)不精確的問題，提高運(yùn)動(dòng)目標(biāo)參數(shù)估計(jì)精度，并且對(duì)切向速度也實(shí)現(xiàn)了精確估計(jì)，提高了運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的信噪比。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種基于高超聲速平臺(tái)雙通道雷達(dá)的高精度運(yùn)動(dòng)目標(biāo)成像方法，所述方法包括如下步驟：

步驟1，高超聲速平臺(tái)雙通道雷達(dá)包含第一通道和第二通道，所述高超聲速平臺(tái)雙通道雷達(dá)采用第一通道發(fā)射線性調(diào)頻信號(hào)，采用第一通道和第二通道同時(shí)接收雷達(dá)回波信號(hào)，并分別對(duì)所述雷達(dá)回波信號(hào)進(jìn)行距離脈壓，從而得到第一通道的距離脈壓后雷達(dá)回波信號(hào)和第二通道的距離脈壓后雷達(dá)回波信號(hào)；

步驟2，對(duì)所述第二通道的距離脈壓后雷達(dá)回波信號(hào)做快時(shí)間維的傅里葉變換，得到第二通道的距離頻域-方位時(shí)域回波信號(hào)；

構(gòu)造第二通道的補(bǔ)償函數(shù)，對(duì)所述第二通道的距離頻域-方位時(shí)域回波信號(hào)進(jìn)行通道補(bǔ)償，得到通道補(bǔ)償后的第二通道的距離頻域-方位時(shí)域回波信號(hào)；

步驟3，對(duì)所述通道補(bǔ)償后的第二通道的距離頻域-方位時(shí)域回波信號(hào)做快時(shí)間維的逆傅里葉變換，得到第二通道的逆傅里葉變換后的回波信號(hào)；將所述第一通道的距離脈壓后雷達(dá)回波信號(hào)與所述第二通道的逆傅里葉變換后的回波信號(hào)相減，得到運(yùn)動(dòng)目標(biāo)回波二維時(shí)域信號(hào)；

步驟4，對(duì)所述運(yùn)動(dòng)目標(biāo)回波二維時(shí)域信號(hào)做快時(shí)間維的傅里葉變換，得到傅里葉變換后的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)回波信號(hào)；構(gòu)造第一方位去斜濾波器，根據(jù)所述第一方位去斜濾波器對(duì)所述傅里葉變換后的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)回波信號(hào)進(jìn)行方位去斜壓縮，得到距離頻域-方位時(shí)域的回波信號(hào)；

步驟5，對(duì)所述距離頻域-方位時(shí)域的回波信號(hào)進(jìn)行距離彎曲校正，得到距離彎曲校正后的信號(hào)；

步驟6，對(duì)所述距離彎曲校正后的信號(hào)做快時(shí)間維的逆傅里葉變換，得到距離彎曲校正后的二維時(shí)域信號(hào)；根據(jù)所述距離彎曲校正后的二維時(shí)域信號(hào)估計(jì)得到運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的徑向速度；

步驟7，構(gòu)造所述運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的徑向速度的補(bǔ)償函數(shù)，對(duì)所述運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的徑向速度進(jìn)行補(bǔ)償，得到距離走動(dòng)校正后的信號(hào)；

步驟8，構(gòu)造第二方位去斜濾波器，根據(jù)所述第二方位去斜濾波器對(duì)所述距離走動(dòng)校正后的信號(hào)進(jìn)行逆壓縮，得到方位去壓縮回波信號(hào)；

步驟9，對(duì)所述方位去壓縮回波信號(hào)采用變化分?jǐn)?shù)階傅里葉變換進(jìn)行切向速度估計(jì)，得到切向速度估計(jì)值；

步驟10，根據(jù)所述切向速度估計(jì)值，構(gòu)造精確方位壓縮函數(shù)，從而根據(jù)所述精確方位壓縮函數(shù)對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的切向速度進(jìn)行補(bǔ)償，得到切向速度補(bǔ)償后的信號(hào)；對(duì)所述切向速度補(bǔ)償后的信號(hào)進(jìn)行快時(shí)間維的逆傅里葉變換，得到聚焦的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)信號(hào)。

本發(fā)明實(shí)施例提供的基于高超聲速平臺(tái)雙通道雷達(dá)的高精度運(yùn)動(dòng)目標(biāo)成像方法通過對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的徑向速度和切向速度進(jìn)行估計(jì)，并通過對(duì)距離彎曲和距離走動(dòng)的補(bǔ)償，有效解決了高超聲平臺(tái)的雷達(dá)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)參數(shù)估計(jì)精度低、聚焦性能差的問題。具體來說，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

第一，本發(fā)明方法通過提出一種幾何Radon變換處理方法，能夠?qū)\(yùn)動(dòng)目標(biāo)的徑向速度進(jìn)行精確估計(jì)，并且有效降低了參數(shù)估計(jì)的運(yùn)算量；

第二，本發(fā)明方法通過提出一種變化分?jǐn)?shù)階傅里葉變換方法，對(duì)切向速度進(jìn)行了估計(jì)，較現(xiàn)有方法顯著提高了切向速度的估計(jì)精度；

第三，本發(fā)明方法通過對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的徑向速度和切向速度進(jìn)行精確估計(jì)和補(bǔ)償，并且補(bǔ)償距離彎曲和距離走動(dòng)，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)聚焦，較現(xiàn)有方法能夠有效提高運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的信噪比。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種基于高超聲速平臺(tái)雙通道雷達(dá)的高精度運(yùn)動(dòng)目標(biāo)成像方法的流程示意圖；

圖2為本發(fā)明方法的雙通道雷達(dá)幾何關(guān)系示意圖；

圖3(a)為本發(fā)明方法的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)回波結(jié)果示意圖；

圖3(b)為本發(fā)明方法的距離彎曲校正結(jié)果示意圖；

圖3(c)為本發(fā)明方法的幾何Radon變換處理參數(shù)估計(jì)結(jié)果示意圖；

圖3(d)為本發(fā)明方法的距離走動(dòng)校正結(jié)果示意圖；

圖4為本發(fā)明方法的變化分?jǐn)?shù)階傅里葉變換處理參數(shù)估計(jì)結(jié)果示意圖；

圖5(a)為本發(fā)明方法的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)高精度聚焦結(jié)果示意圖；

圖5(b)為傳統(tǒng)RD方法的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)聚焦結(jié)果示意圖；

圖5(c)為傳統(tǒng)RD方法與本發(fā)明方法的參數(shù)估計(jì)精度結(jié)果示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

本發(fā)明實(shí)施例提供一種基于高超聲速平臺(tái)雙通道雷達(dá)的高精度運(yùn)動(dòng)目標(biāo)成像方法，如圖1所示，所述方法包括如下步驟：

步驟1，高超聲速平臺(tái)雙通道雷達(dá)包含第一通道和第二通道，所述高超聲速平臺(tái)雙通道雷達(dá)采用第一通道發(fā)射線性調(diào)頻信號(hào)，采用第一通道和第二通道同時(shí)接收雷達(dá)回波信號(hào)，并分別對(duì)所述雷達(dá)回波信號(hào)進(jìn)行距離脈壓，從而得到第一通道的距離脈壓后雷達(dá)回波信號(hào)和第二通道的距離脈壓后雷達(dá)回波信號(hào)。

步驟1中，所述第一通道的距離脈壓后雷達(dá)回波信號(hào)s₁(t_r,t_a)為：

s₁(t_r,t_a)＝sinc(t_r-τ₁)w_a(t_a-t₀)exp(-j2πf₀τ₁/c)

其中，t_r表示距離向快時(shí)間，t_a表示方位向慢時(shí)間，sinc(·)表示辛格函數(shù)，w_a(·)表示回波信號(hào)方位向時(shí)間窗函數(shù)，t₀表示運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的中心方位時(shí)刻，j表示虛數(shù)單位，f₀表示發(fā)射信號(hào)載頻，c表示電磁波傳播速度，τ₁表示第1個(gè)接收天線回波的時(shí)間延遲，τ₁＝2R₁(t_a)/c，R₁(t_a)表示t_a時(shí)刻第1個(gè)天線到運(yùn)動(dòng)目標(biāo)之間的距離；

R₁(t_a)的表達(dá)式為：

R₀表示成像場(chǎng)景中心與高超聲速平臺(tái)之間的最近距離，v_r表示運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的徑向速度，v_a表示運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的切向速度，v表示雷達(dá)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)速度。

同理，所述第二通道的距離脈壓后雷達(dá)回波信號(hào)s₂(t_r,t_a)為：

s₂(t_r,t_a)＝sinc(t_r-τ₂)w_a(t_a-t₀)exp(-j2πf₀τ₂/c)

其中，τ₂表示第2個(gè)接收天線回波的時(shí)間延遲，τ₂＝(R₁(t_a)+R₂(t_a))/c，c表示電磁波傳播速度，R₂(t_a)表示t_a時(shí)刻第2個(gè)天線到運(yùn)動(dòng)目標(biāo)之間的距離，R₂(t_a)的表達(dá)式為：

d表示兩個(gè)通道之間的距離。

步驟2，對(duì)所述第二通道的距離脈壓后雷達(dá)回波信號(hào)做快時(shí)間維的傅里葉變換，得到第二通道的距離頻域-方位時(shí)域回波信號(hào)；

構(gòu)造第二通道的補(bǔ)償函數(shù)，對(duì)所述第二通道的距離頻域-方位時(shí)域回波信號(hào)進(jìn)行通道補(bǔ)償，得到通道補(bǔ)償后的第二通道的距離頻域-方位時(shí)域回波信號(hào)。

在步驟2中，

所述第二通道的距離頻域-方位時(shí)域回波信號(hào)s₂(f_r,t_a)為：

s₂(f_r,t_a)＝FFT_r[s₂(t_r,t_a)]

＝W_r(f_r)w_a(t_a-t₀)exp(-j2π(f₀+f_r)τ₂)

其中，f_r表示距離頻率，F(xiàn)FT_r[·]表示快時(shí)間維的FFT操作，W_r(·)表示回波信號(hào)距離頻域窗函數(shù)；

所述構(gòu)造第二通道的補(bǔ)償函數(shù)H₂(f_r,t_a)＝exp(-j2π(f₀+f_r)vt_ad/cR₀)，對(duì)所述第二通道的距離頻域-方位時(shí)域回波信號(hào)進(jìn)行通道補(bǔ)償，消除方位向兩個(gè)天線間隔造成的影響，得到通道補(bǔ)償后的第二通道的距離頻域-方位時(shí)域回波信號(hào)

其中，R₀表示成像場(chǎng)景中心與高超聲速平臺(tái)之間的最近距離，v_r表示運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的徑向速度，v_a表示運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的切向速度，v表示雷達(dá)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)速度。

步驟3，對(duì)所述通道補(bǔ)償后的第二通道的距離頻域-方位時(shí)域回波信號(hào)做快時(shí)間維的逆傅里葉變換，得到第二通道的逆傅里葉變換后的回波信號(hào)；將所述第一通道的距離脈壓后雷達(dá)回波信號(hào)與所述第二通道的逆傅里葉變換后的回波信號(hào)相減，得到運(yùn)動(dòng)目標(biāo)回波二維時(shí)域信號(hào)：

其中，σ表示雜波抑制增益。

步驟4，對(duì)所述運(yùn)動(dòng)目標(biāo)回波二維時(shí)域信號(hào)做快時(shí)間維的傅里葉變換，得到傅里葉變換后的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)回波信號(hào)；構(gòu)造第一方位去斜濾波器，根據(jù)所述第一方位去斜濾波器對(duì)所述傅里葉變換后的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)回波信號(hào)進(jìn)行方位去斜壓縮，得到距離頻域-方位時(shí)域的回波信號(hào)。

步驟4具體為：

構(gòu)造第一方位去斜濾波器根據(jù)所述第一方位去斜濾波器對(duì)所述傅里葉變換后的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)回波信號(hào)進(jìn)行方位去斜壓縮，得到距離頻域-方位時(shí)域的回波信號(hào)s(f_r,t_a)為：

其中，s(t_r,t_a)為運(yùn)動(dòng)目標(biāo)回波二維時(shí)域信號(hào)，β_r表示方位去斜壓縮操作后的剩余多普勒調(diào)頻率。

步驟5，對(duì)所述距離頻域-方位時(shí)域的回波信號(hào)進(jìn)行距離彎曲校正，得到距離彎曲校正后的信號(hào)。

構(gòu)造變量并用τ_a替換所述距離頻域-方位時(shí)域的回波信號(hào)s(f_r,t_a)中的t_a，實(shí)現(xiàn)距離彎曲校正，得到距離彎曲校正后的信號(hào)s(f_r,τ_a)為：

步驟6，對(duì)所述距離彎曲校正后的信號(hào)做快時(shí)間維的逆傅里葉變換，得到距離彎曲校正后的二維時(shí)域信號(hào)；根據(jù)所述距離彎曲校正后的二維時(shí)域信號(hào)估計(jì)得到運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的徑向速度。

步驟6具體包括如下子步驟：

(6a)對(duì)所述距離彎曲校正后的信號(hào)s(f_r,τ_a)做快時(shí)間維的逆傅里葉變換，得到距離彎曲校正后的二維時(shí)域信號(hào)s(t_r,τ_a)；

(6a)設(shè)定運(yùn)動(dòng)目標(biāo)徑向速度的最大值v_{r_max}；

(6b)在[-v_{r_max}/2,v_{r_max}/2]的范圍內(nèi)任意選擇兩個(gè)徑向速度v_r1和v_r2，并求得兩個(gè)徑向速度v_r1和v_r2對(duì)應(yīng)的時(shí)域信號(hào)傾斜角α₁＝atan(2f_sv_r1/c·PRF)和α₂＝atan(2f_sv_r2/c·PRF)，其中atan(·)表示求反正切操作，f_s表示快時(shí)間采樣頻率，PRF表示脈沖重復(fù)頻率；

(6c)分別采用時(shí)域信號(hào)傾斜角α₁和α₂對(duì)距離彎曲校正后的二維時(shí)域信號(hào)s(t_r,τ_a)進(jìn)行Radon變換，得到Radon變換在時(shí)域信號(hào)傾斜角α₁和α₂的投影寬度L₁和L₂；

(6d)得到運(yùn)動(dòng)目標(biāo)時(shí)域信號(hào)的真實(shí)傾斜角為

(6e)從而所述估計(jì)得到的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的徑向速度v_{r_est}＝c·PRF·tanα/2f_s。

步驟7，構(gòu)造所述運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的徑向速度的補(bǔ)償函數(shù)，對(duì)所述運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的徑向速度進(jìn)行補(bǔ)償，得到距離走動(dòng)校正后的信號(hào)。

構(gòu)造所述運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的徑向速度的補(bǔ)償函數(shù)對(duì)所述運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的徑向速度進(jìn)行補(bǔ)償，得到距離走動(dòng)校正后的信號(hào)

步驟8，構(gòu)造第二方位去斜濾波器，根據(jù)所述第二方位去斜濾波器對(duì)所述距離走動(dòng)校正后的信號(hào)進(jìn)行逆壓縮，得到方位去壓縮回波信號(hào)。

構(gòu)造第二方位去斜濾波器將所述第二方位去斜濾波器與所述距離走動(dòng)校正后的信號(hào)進(jìn)行相乘，得到方位去壓縮回波信號(hào)

步驟9，對(duì)所述方位去壓縮回波信號(hào)采用變化分?jǐn)?shù)階傅里葉變換(Changed Fractional Fourier Transform，CFrFT)進(jìn)行切向速度估計(jì)，得到切向速度估計(jì)值。

步驟9具體包括如下子步驟：

(9a)設(shè)定運(yùn)動(dòng)目標(biāo)切向速度的最大值v_{a_max}和搜索間隔v_{a_step}，并得到總搜索的次數(shù)P＝ceil(v_{a_max}/v_{a_step})，其中ceil(·)表示向上取整數(shù)操作；

(9b)初始化切向速度搜索值v_{a_search}＝-v_{a_max}/2，迭代次數(shù)p＝1；

(9c)在[-v_{a_max}/2,v_{a_max}/2]范圍內(nèi)，以搜索間隔v_{a_step}為間隔對(duì)切向速度進(jìn)行搜索，得到切向速度搜索值v′_{a_search}為v′_{a_search}＝v_{a_search}+v_{a_step}；

令v_{a_search}＝v′_{a_search}；

根據(jù)求得變化分?jǐn)?shù)階傅里葉變換值CFrFT；

(9d)若p<P，則令p的值加1，返回子步驟(9c)；

否則得到所述切向速度估計(jì)值其中表示取得最大值時(shí)對(duì)應(yīng)的v_{a_search}。

步驟10，根據(jù)所述切向速度估計(jì)值，構(gòu)造精確方位壓縮函數(shù)，從而根據(jù)所述精確方位壓縮函數(shù)對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的切向速度進(jìn)行補(bǔ)償，得到切向速度補(bǔ)償后的信號(hào)；對(duì)所述切向速度補(bǔ)償后的信號(hào)進(jìn)行快時(shí)間維的逆傅里葉變換，得到聚焦的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)信號(hào)。

根據(jù)所述切向速度估計(jì)值v_a__est，構(gòu)造精確方位壓縮函數(shù)從而根據(jù)所述精確方位壓縮函數(shù)對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的切向速度進(jìn)行補(bǔ)償，得到切向速度補(bǔ)償后的信號(hào)；對(duì)所述切向速度補(bǔ)償后的信號(hào)進(jìn)行快時(shí)間維的逆傅里葉變換，得到聚焦的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)信號(hào)s(t_r,τ_a)＝σsinc(t_r-2R₀/c)sinc(τ_a-t₀)exp(-j4πf₀R₀/c)。

至此，即獲得了聚焦的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)圖像數(shù)據(jù)，本發(fā)明實(shí)施例提供的基于高超聲速平臺(tái)雙通道雷達(dá)的高精度運(yùn)動(dòng)目標(biāo)成像方法結(jié)束。

本發(fā)明實(shí)施例提供的基于高超聲速平臺(tái)雙通道雷達(dá)的高精度運(yùn)動(dòng)目標(biāo)成像方法通過對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的徑向速度和切向速度進(jìn)行估計(jì)，并通過對(duì)距離彎曲和距離走動(dòng)的補(bǔ)償，有效解決了高超聲平臺(tái)的雷達(dá)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)參數(shù)估計(jì)精度低、聚焦性能差的問題。具體來說，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)：

第一，本發(fā)明方法通過提出一種幾何Radon變換處理方法，能夠?qū)\(yùn)動(dòng)目標(biāo)的徑向速度進(jìn)行精確估計(jì)，并且有效降低了參數(shù)估計(jì)的運(yùn)算量；

第二，本發(fā)明方法通過提出一種變化分?jǐn)?shù)階傅里葉變換方法，對(duì)切向速度進(jìn)行了估計(jì)，較現(xiàn)有方法顯著提高了切向速度的估計(jì)精度；

第三，本發(fā)明方法通過對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的徑向速度和切向速度進(jìn)行精確估計(jì)和補(bǔ)償，并且補(bǔ)償距離彎曲和距離走動(dòng)，能夠?qū)崿F(xiàn)高精度的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)聚焦，較現(xiàn)有方法能夠有效提高運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的信噪比。

以下，通過仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)本發(fā)明上述有益效果作進(jìn)一步說明：

1)仿真條件：

設(shè)置2個(gè)天線通道，通道1發(fā)射線性調(diào)頻信號(hào)，通道1和通道2同時(shí)接收回波信號(hào)，兩天線通道的間隔距離為d＝1m，雷達(dá)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)速度為v＝2000m/s；發(fā)射信號(hào)的帶寬為B_r＝150MHz，脈沖寬度為T_p＝10us，載頻為f₀＝10GHz，調(diào)頻率γ＝B_r/T_p，脈沖重復(fù)頻率為PRF＝2000Hz。雷達(dá)平臺(tái)與成像場(chǎng)景中心的最近斜距為60km，場(chǎng)景中有1個(gè)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)和2個(gè)靜止雜波散射點(diǎn)，其中運(yùn)動(dòng)目標(biāo)位于成像場(chǎng)景中心，徑向速度和切向速度分別為10m/s和15m/s，第1個(gè)靜止雜波點(diǎn)的距離向和方位向位置分別為50m和-50m，第2個(gè)靜止雜波點(diǎn)的距離向和方位向位置分別為-50m和50m。幾何Radon變換中選擇的兩個(gè)徑向速度分別為v_r1＝-5m/s和v_r2＝5m/s。在下面的仿真內(nèi)容中對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行說明。

2)仿真內(nèi)容及仿真結(jié)果：

仿真1：采用本發(fā)明方法對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行距離彎曲校正以及距離走動(dòng)校正。仿真所得的校正結(jié)果圖如圖3所示，其中，圖3(a)是本發(fā)明方法的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)回波結(jié)果圖；圖3(b)是本發(fā)明方法的距離彎曲校正結(jié)果圖；圖3(c)是本發(fā)明方法的幾何Radon變換處理參數(shù)估計(jì)結(jié)果圖；圖3(d)是本發(fā)明方法的距離走動(dòng)校正結(jié)果圖；

仿真2：采用本發(fā)明方法對(duì)距離走動(dòng)校正后的回波信號(hào)進(jìn)行切向速度估計(jì)，并對(duì)本發(fā)明方法中的變化分?jǐn)?shù)階傅里葉變換進(jìn)行仿真。仿真結(jié)果如圖4所示。

仿真3：采用本發(fā)明方法和傳統(tǒng)的RD方法進(jìn)行仿真對(duì)比。仿真結(jié)果如圖5所示，其中，圖5(a)是本發(fā)明方法的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)高精度聚焦結(jié)果圖；圖5(b)是傳統(tǒng)RD方法的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)聚焦結(jié)果圖；圖5(c)是傳統(tǒng)RD方法與本發(fā)明方法的參數(shù)估計(jì)精度結(jié)果圖。

3)仿真結(jié)果分析：

仿真1：從圖3(a)中可以看出，運(yùn)動(dòng)目標(biāo)回波存在距離走動(dòng)和距離彎曲，如果要對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)進(jìn)行高精度聚焦，就需要對(duì)距離走動(dòng)和距離彎曲進(jìn)行補(bǔ)償；從圖3(b)中可以看出，采用本發(fā)明方法距離彎曲已經(jīng)得到校正；從圖3(c)中可以通過測(cè)量v_r1和v_r2對(duì)應(yīng)的投影寬度L₁和L₂，進(jìn)而估計(jì)出運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的徑向速度為v_{r_est}＝10.01m/s；從圖3(d)中可以看出，采用本發(fā)明方法距離走動(dòng)已經(jīng)得到校正；

仿真2：從圖4中可以看出，當(dāng)CFrFT取得最大值時(shí)，可以估計(jì)出對(duì)應(yīng)的切向速度估計(jì)值為v_{a_est}＝14.98m/s；

仿真3：從圖5(a)中可以看到，采用本發(fā)明方法的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)完全聚焦；從圖5(b)中可以看到，采用傳統(tǒng)RD方法的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)擴(kuò)散為多個(gè)散射點(diǎn)，并不能完全聚焦；從圖5(a)和5(b)的對(duì)比中可以看到，采用本發(fā)明方法得到的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)成像點(diǎn)峰值遠(yuǎn)高于采用傳統(tǒng)RD方法得到的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)成像點(diǎn)峰值。因此，本發(fā)明方法較傳統(tǒng)RD方法，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的高精度聚焦；從圖5(c)中可以看到，采用本發(fā)明方法獲得的參數(shù)估計(jì)精度高于采用傳統(tǒng)RD方法獲得的參數(shù)估計(jì)精度。

本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解：實(shí)現(xiàn)上述方法實(shí)施例的全部或部分步驟可以通過程序指令相關(guān)的硬件來完成，前述的程序可以存儲(chǔ)于一計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中，該程序在執(zhí)行時(shí)，執(zhí)行包括上述方法實(shí)施例的步驟；而前述的存儲(chǔ)介質(zhì)包括：ROM、RAM、磁碟或者光盤等各種可以存儲(chǔ)程序代碼的介質(zhì)。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。