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基于高超聲速平臺雙通道雷達的高精度運動目標成像方法與流程

文檔序號:12714926閱讀:來源:國知局

技術特征:

1.一種基于高超聲速平臺雙通道雷達的高精度運動目標成像方法,其特征在于,所述方法包括如下步驟:

步驟1,確定高超聲速平臺雙通道雷達包含第一通道和第二通道,所述高超聲速平臺雙通道雷達采用第一通道發(fā)射線性調頻信號,采用第一通道和第二通道同時接收雷達回波信號,并分別對所述雷達回波信號進行距離脈壓,從而分別得到第一通道的距離脈壓后雷達回波信號和第二通道的距離脈壓后雷達回波信號;

步驟2,對所述第二通道的距離脈壓后雷達回波信號做快時間維的傅里葉變換,得到第二通道的距離頻域-方位時域回波信號;

構造第二通道的補償函數(shù),并對所述第二通道的距離頻域-方位時域回波信號進行通道補償,得到通道補償后的第二通道的距離頻域-方位時域回波信號;

步驟3,對所述通道補償后的第二通道的距離頻域-方位時域回波信號做快時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;將所述第一通道的距離脈壓后雷達回波信號與所述第二通道的逆傅里葉變換后的回波信號相減,得到運動目標回波二維時域信號;

步驟4,對所述運動目標回波二維時域信號做快時間維的傅里葉變換,得到傅里葉變換后的運動目標回波信號;

構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所述傅里葉變換后的運動目標回波信號進行方位去斜壓縮,得到距離頻域-方位時域的回波信號;

步驟5,對所述距離頻域-方位時域的回波信號進行距離彎曲校正,得到距離彎曲校正后的信號;

步驟6,對所述距離彎曲校正后的信號做快時間維的逆傅里葉變 換,得到距離彎曲校正后的二維時域信號;根據(jù)距離彎曲校正后的二維時域信號估計得到運動目標的徑向速度;

步驟7,構造所述運動目標的徑向速度的補償函數(shù),并對所述運動目標的徑向速度進行補償,得到距離走動校正后的信號;

步驟8,構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所述距離走動校正后的信號進行逆壓縮,得到方位去壓縮回波信號;

步驟9,對所述方位去壓縮回波信號進行切向速度估計,得到切向速度估計值;

步驟10,根據(jù)所述切向速度估計值,構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)對運動目標的切向速度進行補償,得到切向速度補償后的信號;對所述切向速度補償后的信號進行快時間維的逆傅里葉變換,得到聚焦的運動目標信號。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于高超聲速平臺雙通道雷達的高精度運動目標成像方法,其特征在于,步驟1中,所述第一通道的距離脈壓后雷達回波信號s1(tr,ta)為:

s1(tr,ta)=sinc(tr1)wa(ta-t0)exp(-j2πf0τ1/c)

其中,tr表示距離向快時間,ta表示方位向慢時間,sinc(·)表示辛格函數(shù),wa(·)表示回波信號方位向時間窗函數(shù),t0表示運動目標的中心方位時刻,j表示虛數(shù)單位,f0表示發(fā)射信號載頻,c表示電磁波傳播速度,τ1表示第1個接收天線回波的時間延遲,τ1=2R1(ta)/c,R1(ta)表示ta時刻第1個天線與運動目標之間的距離;

所述第二通道的距離脈壓后雷達回波信號s2(tr,ta)為:

s2(tr,ta)=sinc(tr2)wa(ta-t0)exp(-j2πf0τ2/c)

其中,τ2表示第2個接收天線回波的時間延遲,τ2=(R1(ta)+R2(ta))/c,c表示電磁波傳播速度,R2(ta)表示ta時刻第2個天線與運動目標之間的距離。

3.根據(jù)權利要求2所述的一種基于高超聲速平臺雙通道雷達的高精度運動目標成像方法,其特征在于,在步驟2中,

所述第二通道的距離頻域-方位時域回波信號s2(fr,ta)為:

s2(fr,ta)=FFTr[s2(tr,ta)]

=Wr(fr)wa(ta-t0)exp(-j2π(f0+fr2)

其中,fr表示距離頻率,F(xiàn)FTr[·]表示快時間維的FFT操作,Wr(·)表示回波信號距離頻域窗函數(shù);

所述構造第二通道的補償函數(shù)H2(fr,ta)=exp(-j2π(f0+fr)vtad/cR0),并對所述第二通道的距離頻域-方位時域回波信號進行通道補償,得到通道補償后的第二通道的距離頻域-方位時域回波信號

其中,R0表示成像場景中心與高超聲速平臺之間的最近距離,vr表示運動目標的徑向速度,va表示運動目標的切向速度,v表示雷達平臺運動速度。

4.根據(jù)權利要求3所述的一種基于高超聲速平臺雙通道雷達的高精度運動目標成像方法,其特征在于,步驟4具體為:

構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所述傅里葉變換后的運動目標回波信號進行方位去斜壓縮,得到距離頻域-方位時域的回波信號s(fr,ta)為:

其中,s(tr,ta)為運動目標回波二維時域信號,βr表示方位去斜壓縮 操作后的剩余多普勒調頻率,σ表示雜波抑制增益。

5.根據(jù)權利要求4所述的一種基于高超聲速平臺雙通道雷達的高精度運動目標成像方法,其特征在于,步驟5具體為:

構造變量并用τa替換所述距離頻域-方位時域的回波信號s(fr,ta)中的ta,實現(xiàn)距離彎曲校正,得到距離彎曲校正后的信號s(fra)為:

6.根據(jù)權利要求5所述的一種基于高超聲速平臺雙通道雷達的高精度運動目標成像方法,其特征在于,步驟6具體包括如下子步驟:

(6a)對所述距離彎曲校正后的信號s(fr,τa)做快時間維的逆傅里葉變換,得到距離彎曲校正后的二維時域信號s(tr,τa);

(6a)設定運動目標徑向速度的最大值vr_max

(6b)在[-vr_max/2,vr_max/2]的范圍內(nèi)任意選擇兩個徑向速度vr1和vr2,并分別求得兩個徑向速度vr1和vr2各自對應的時域信號傾斜角α1=atan(2fsvr1/c×PRF)和α2=atan(2fsvr2/c×PRF),其中atan(·)表示求反正切操作,fs表示快時間采樣頻率,PRF表示脈沖重復頻率;×為乘號;

(6c)設定時域信號傾斜角α1和α2,并采用時域信號傾斜角α1和α2對距離彎曲校正后的二維時域信號s(tr,τa)分別進行Radon變換,分別得到Radon變換在時域信號傾斜角α1的投影寬度L1和Radon變換在時域信號傾斜角α2的投影寬度L2;

(6d)得到運動目標時域信號的真實傾斜角為

(6e)從而所述估計得到的運動目標的徑向速度

vr_est=c·PRF·tanα/2fs。

7.根據(jù)權利要求6所述的一種基于高超聲速平臺雙通道雷達的高精度運動目標成像方法,其特征在于,在步驟7中:

構造所述運動目標的徑向速度的補償函數(shù)

并對所述運動目標的徑向速度進行補償,得到距離走動校正后的信號

8.根據(jù)權利要求7所述的一種基于高超聲速平臺雙通道雷達的高精度運動目標成像方法,其特征在于,在步驟8中:

構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校正后的信號進行相乘,得到方位去壓縮回波信號

9.根據(jù)權利要求8所述的一種基于高超聲速平臺雙通道雷達的高精度運動目標成像方法,其特征在于,步驟9具體包括如下子步驟:

(9a)設定運動目標切向速度的最大值va_max和搜索間隔va_step,并得到總搜索的次數(shù)P=ceil(va_max/va_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va_search=-va_max/2,迭代次數(shù)p=1;

(9c)在[-va_max/2,va_max/2]范圍內(nèi),以搜索間隔va_step為間隔對切向 速度進行搜索,得到切向速度搜索值v′a_search,v′a_search=va_search+va_step

令va_search=v′a_search;

根據(jù)求得變化分數(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值其中表示取得最大值時對應的va_search。

10.根據(jù)權利要求9所述的一種基于高超聲速平臺雙通道雷達的高精度運動目標成像方法,其特征在于,步驟10具體為:

根據(jù)所述切向速度估計值va_est,構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)對運動目標的切向速度進行補償,得到切向速度補償后的信號;對所述切向速度補償后的信號進行快時間維的逆傅里葉變換,得到聚焦的運動目標信號s(tra)=σsinc(tr-2R0/c)sinc(τa-t0)exp(-j4πf0R0/c)。

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