一種高機動目標微動周期計算方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001 ]本發(fā)明屬于雷達技術領域，具體設及目標運動參數(shù)估計方法，可用于對具有模糊 多普勒頻率的高機動目標微動周期進行計算。
【背景技術】
[0002] 微動是目標在運動時，由自身姿態(tài)變化或機動引起的，包含了目標更細節(jié)的運動 特征。對于微動參數(shù)的估計，在目標測控和目標識別等領域都有迫切需求。近年來，國際上 關于微動的研究逐漸升溫，雷達中的微動和由微動引起的微多普勒現(xiàn)象正日益成為研究熱 點。如果雷達目標除了主體的平移運動外還存在整體或部分的震動或轉動等微運動，那么 可能會產(chǎn)生一個額外的頻率調制，使得回波信號在多普勒頻移的基礎上產(chǎn)生邊帶，運就是 微多普勒現(xiàn)象。
[0003]實際中，高速運動目標在空間中運動時，若自身存在加速度或者目標的運動方向 與雷達視線存在一定夾角，目標相對于雷達都會展現(xiàn)出加速運動狀態(tài)，引起多普勒頻率隨 時間的線性變化。當目標加速度很大時，在相干累積時間內(nèi)，目標的多普勒頻率變化可能大 過雷達的脈沖重復頻率，導致多普勒頻率產(chǎn)生模糊。此外，為了保證姿態(tài)穩(wěn)定，目標通常會 進行一定的穩(wěn)定控制手段，最常見的便是自旋運動。同時，由于受到空氣阻力產(chǎn)生的橫向干 擾力等特定事件，目標會產(chǎn)生進動等復合運動。運些運動是典型的微動，會對雷達信號產(chǎn)生 相應的周期性調制，并疊加于目標的多普勒頻率之上。
[0004]現(xiàn)有技術中，還未考慮目標多普勒頻率存在模糊的情況下，微動周期的估計問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術問題是針對現(xiàn)有技術存在的不足，提供一種高機動目標微 動周期計算方法。
[0006]本發(fā)明解決上述技術問題的技術方案如下：一種高機動目標微動周期計算方法， 包括W下步驟：
[0007]步驟1，采集目標的回波信號x，x= {xi，X2,. . .，Xi,. . .，xn}，i=l，2,. . .，N，N為脈 沖積累數(shù)，Χι為回波信號X在第i點的值；
[000引步驟2，根據(jù)目標的回波信號計算得到目標整體平動估計值；
[0009]步驟3,利用目標整體平動估計值進行整體平動補償，得到補償后的微動信號；
[0010] 步驟4,利用補償后的微動信號估計目標周期。
[0011] 本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的方法通過目標的多普勒模糊進行處理，并對目標 的整體平動進行補償，使估計得到的目標微動周期更加準確有效。
[0012] 在上述技術方案的基礎上，本發(fā)明還可W做如下改進。
[0013]進一步，所述步驟2中根據(jù)目標的回波信號計算得到目標整體平動估計值，包括W 下步驟：
[0014]步驟A，對回波信號X進行短時傅里葉變換得到回波信號X的時頻分布Xmxn，Xmxn= (Xi，X2,. . .，Xi，. . .，Xn}，i=l，2,. . .，N，N為脈沖數(shù)，Xi為X的時頻分布Xmxn在第i個脈沖時間 的值，Xi是Μ維向量，Μ是時頻分析的頻點數(shù)；
[0015] 步驟Β，記錄時頻分布Χμχν每一列的最大值所在的位置hi，hie{l，2,. ..，M}，i=l， 2,. . .，N，根據(jù)位置值hi計算目標的瞬時多普勒頻率值fb，fb={fbl，打2, . . .，fbi，. . .，fbN}，i =1,2,. . . ,Ν；
[0016]步驟C:對目標的瞬時多普勒頻率值fb進行差分分析，得到瞬時多普勒頻率差分值 fa={fal，fa2,. . .，fai，. . .，faN-l}，fai=fb(i+l廣fbi，根據(jù)瞬時多普勒頻率差分值判斷得到多 普勒發(fā)生模糊的位置；
[0017]步驟D:在多普勒發(fā)生模糊的位置對瞬時多普勒頻率進行解模糊，得到解模糊后的 瞬時多普勒頻率值fd，對fd進行直線擬合得到目標整體平動估計值。
[0018]采用上述進一步方案的有益效果是:通過差分分析判斷瞬時多普勒發(fā)生模糊的位 置，可對每一個發(fā)生模糊的位置都進行提取，避免發(fā)生遺漏;通過直線擬合得到目標整體平 動估計值，計算過程簡單，擬合結構準確有效。
[0019] 進一步，所述步驟C中判斷得到多普勒發(fā)生模糊的位置的方法為:捜索瞬時多普勒 頻率差分值中滿足abs(fa)>PRF/2的位置ρη，η=1，2,. . .，Κ，ρηΕ{1，2,. . .，N-1}，則該位置 Pn即是多普勒發(fā)生模糊的位置;其中abs( ·)為取絕對值運算，K為模糊次數(shù)，PRF為雷達的 脈沖重復頻率。
[0020] 采用上述進一步方案的有益效果是:通過瞬時多普勒頻率差分值的絕對值與脈沖 重復頻率的一半進行比較判斷發(fā)生模糊的位置，判斷過程簡單，且結果準確有效。
[0021] 進一步，所述步驟D中按照W下方法計算得到解模糊后的瞬時多普勒頻率值fd:
[0022] fd=fb(pn：N)+PRF
[0023] 其中，n=l，2,. . .，Κ，打(Pn:N)為取從位置Pn至位置N-1的瞬時多普勒頻率值打；
[0024]對瞬時多普勒頻率值fd采用最小二乘法進行直線擬合，得到目標整體平動估計值
,ti為時間，^ = (Γ7Τ?Γχ,，上標'為轉置運 算，i=l，2,. . .，Ν。
[00巧]進一步，所述步驟4具體包括：
[0026]步驟a,計算微動信號的自相關，得到微動信號的自相關序列；
[0027]步驟b，求取微動信號自相關序列的絕對值；
[0028]步驟C，對自相關序列的絕對值進行4N點的傅立葉變換；
[0029] 步驟d，捜索傅立葉變換結果的最大值，將該最大值置零，再次捜索傅立葉變換結 果的最大值，并記錄該最大值的位置q，則目標的微動周期估計為:4N/(qXPRF)。
[0030] -種高機動目標微動周期計算系統(tǒng)，包括：
[0031]采集模塊，用于采集目標的回波信號x，x={xi，x2, . . .，xi, . . .，XN}，i=l，2,...， N，N為脈沖數(shù)，xi為回波信號X在第i個脈沖時間的值；
[0032]計算模塊，用于根據(jù)目標的回波信號計算得到目標整體平動估計值；
[0033]平動補償模塊，用于對目標整體平動估計值進行整體平動補償，得到補償后的微 動信號；
[0034] 估計模塊，用于根據(jù)補償后的微動信號估計目標周期。
[0035] 本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明的系統(tǒng)通過目標的多普勒模糊進行處理，并對目標 的整體平動進行補償后提取目標的微動信號，使估計得到的目標微動周期更加準確有效。
[0036] 進一步，所述計算模塊包括：
[0037] 變換單元，用于對回波信號X進行短時傅里葉變換得到回波信號X的時頻分布Xmxn, Xmxn={Xi，X2,. . .，Xi，. . .，XN}，i=l，2,. . .，N，N為脈沖數(shù)，Xi為X的時頻分布Xmxn在第i個脈 沖時間的值，Xi是Μ維向量，Μ是時頻分析的頻點數(shù)；
[0038] 記錄單元，用于記錄時頻分布Xmxn每一列的最大值所在的位置hi,山￡{1，2,...， M}，i=l，2, . . .，N，根據(jù)位置值hi計算目標的瞬時多普勒頻率值fb，fb={fbi，fb2,...， fbi, . . . ,fbN},i二 1,2, . . . ,Ν;
[0039] 差分分析單元，用于對目標的瞬時多普勒頻率值fb進行差分分析，得到瞬時多普 勒頻率差分值fa={fal，fa2, . . .，fai，. . .，faN-l}，fai=打(i+O-fbi，根據(jù)瞬時多普勒頻率差分 值判斷得到多普勒發(fā)生模糊的位置.
[0040] 解模糊單元，用于在多普勒發(fā)生模糊的位置對瞬時多普勒頻率進行解模糊，得到 解模糊后的瞬時多普勒頻率值fd，對fd進行直線擬合得到目標整體平動估計值。
[0041]采用上述進一步方案的有益效果是:通過差分分析判斷瞬時多普勒發(fā)生模糊的位 置，可對每一個發(fā)生模糊的位置都進行提取，避免發(fā)生遺漏;通過直線擬合得到目標整體平 動估計值，計算過程簡單，擬合結構準確有效。
[0042] 進一步，所述差分分析單元還用于捜索瞬時多普勒頻率差分值中滿足abs(fa)> PRF/2的位置ρη，η=1，2,. . .，Κ，ρηΕ{1，2,. . .，N-1}，則該位置即是多普勒發(fā)生模糊的位置； 其中abs( ·)為取絕對值運算，K為模糊次數(shù)，PRF為雷達的脈沖重復頻率。
[0043] 采用上述進一步方案的有益效果是:通過瞬時多普勒頻率差分值的絕對值與脈沖 重復頻率的一半進行比較判斷發(fā)生模糊的位置，判斷過程簡單，且結果準確有效。
[0044] 進一步，所述解模糊單元還用于按照W下方法計算得到解模糊后的瞬時多普勒頻 率值fd和目標整體平動估計值
[0045] fd=fb(pn：N)+PRF
[0046] 其中，n=l，2,. . .，Κ，打(Pn:N)為取從位置pn至位置N的瞬時多普勒頻率值打；
[0047] 對瞬時多普勒頻率值fd采用最小二乘法進行直線擬合，得到目標整體平動估計值
上標'為轉置運 算，i=l，2,. . .，N。
[004引進一步，所述估計模塊包括：
[0049] 自相關計算單元，用于計算微動信號的自相關，得到微動信號的自相關序列；
[0050] 絕對值計算單元，用于求取微動信號自相關序列的絕對值；
[0051 ]傅立葉變換單元，用于對自相關序列的絕對值進行4N點的傅立葉變換；