说明：
[0124] 1.实验场景：
[0125]实测数据来源于某微波雷达测量实验系统，雷达录取了某高机动目标的回波信 号，目标的微动周期真实值为0.49秒。
[0126] 2.实验内容：
[0127] 2.1)对于目标的3200点复数回波信号，选取171点的汉明窗，进行256频点的短时 傅立叶变换，得到的时频分布如图5所示。
[0128]2.2)对于短时傅立叶变换得到的时频分布，计算出目标的瞬时多普勒频率，进行 解模糊处理，并利用最小二乘原理进行直线拟合，得到目标整体平动估计的结果，如图6所 /J、- 〇
[0129] 2.3)对目标的回波信号进行整体平动补偿，提取微动信号的结果如图7所示。
[0130] 2.4)对目标的微动信号进行自相关处理，得到的自相关序列如图8所示。
[0131] 2.5)对目标的自相关序列进行12800点傅立叶变换，利用变换结果估计出目标的 微动周期为0.48822秒。
[0132] 3.实验结果分析：
[0133]从图5中可W看出，目标的多普勒随时间的整体变化不是平行于横轴的趋势，微多 普勒分量叠加于目标整体平动多普勒之上，目标的瞬时多普勒频率存在模糊，说明目标的 整体平动是具有大加速度的高阶运动。
[0134]从图6中可W看出，利用时频分布在每一脉冲时间上的最大值所在位置能够正确 对瞬时多普勒解模糊，利用最小二乘原理能够对目标整体平动引起的普勒频率进行较好的 估计。
[0135]从图7中可W看出，本发明的方法较好的补偿了目标的整体平动，能够对目标的微 动信号进行提取。
[0136]从图8中可W看出，目标微动信号自相关序列包含了目标的微动周期信息。
[0137]本发明估计出的微动周期为0.48822秒，与真实周期0.49秒的误差为0.0018秒，上 述实测数据的实验验证了本发明的有效性。
[0138]W上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用W限制本发明，凡在本发明的精神和 原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种高机动目标微动周期计算方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤1，采集目标的回波信号x，x={xi，x2,.. .，xi,...，XN}，i = l，2,...，N，N为脉冲积累 数，xi为回波信号x在第i点的值； 步骤2，根据目标的回波信号计算得到目标整体平动估计值； 步骤3，利用目标整体平动估计值进行整体平动补偿，得到补偿后的微动信号； 步骤4,利用补偿后的微动信号估计目标周期。2. 根据权利要求1所述一种高机动目标微动周期计算方法，其特征在于，所述步骤2中 根据目标的回波信号计算得到目标整体平动估计值，包括以下步骤： 步骤A，对回波信号X进行短时傅里叶变换得到回波信号X的时频分布ΧΜΧΝ,ΧΜΧΝ??Χ? X2, . . .，Xi，. . .，XN}，i = l，2, . . .，Ν，Ν为脉冲数，Xi为X的时频分布Χμχν在第i个脉冲时间的 值，Xi是Μ维向量，Μ是时频分析的频点数； 步骤Β，记录时频分布Χμχν每一列的最大值所在的位置hi，hi e{l，2，...，M}，i = l, 2, . . .，N，根据位置值hi计算目标的瞬时多普勒频率值fb，fb={fbl，f b2, . . .，fbi，. . .，fbN}，i =1,2,. . . ,N； 步骤C:对目标的瞬时多普勒频率值fb进行差分分析，得到瞬时多普勒频率差分值匕= {fai，fa2,…，fai，· · ·，faN-1}，fai = fb(i+i)-fbi，i = l，2, · · ·，N-1，根据瞬时多普勒频率差分值 判断得到多普勒发生模糊的位置； 步骤D:在多普勒发生模糊的位置对瞬时多普勒频率进行解模糊，得到解模糊后的瞬时 多普勒频率值fd，对fd进行直线拟合得到目标整体平动估计值。3. 根据权利要求2所述一种高机动目标微动周期计算方法，其特征在于，所述步骤C中 判断得到多普勒发生模糊的位置的方法为:搜索瞬时多普勒频率差分值中满足abs(f a)> PRF/2的位置pn，n=l，2, · · ·，K，pne{l，2, · · ·，N-1}，则该位置?"即是多普勒发生模糊的位 置;其中abs( ·)为取绝对值运算，K为模糊次数，PRF为雷达的脉冲重复频率。4. 根据权利要求3所述一种高机动目标微动周期计算方法，其特征在于，所述步骤D中 按照以下方法计算得到解模糊后的瞬时多普勒频率值fd: fd = fb(pn:N)+PRF 其中，n=l，2,. . .，K，fb(pn:N)为取从位置pn至位置N的瞬时多普勒频率值f b; 对瞬时多普勒频率值fd采用最小二乘法进行直线拟合，得到目标整体平动估计值，ti为时间，尨=，上标'为转置运 算，i = l，2, · · ·，Ν。5. 根据权利要求1-4任一项所述一种高机动目标微动周期计算方法，其特征在于，所述 步骤4具体包括： 步骤a，计算微动信号的自相关，得到微动信号的自相关序列； 步骤b，求取微动信号自相关序列的绝对值； 步骤c，对自相关序列的绝对值进行4N点的傅立叶变换； 步骤d，搜索傅立叶变换结果的最大值，将该最大值置零，再次搜索傅立叶变换结果的 最大值，并记录该最大值的位置q，则目标的微动周期估计为:4N/(qXPRF)。6. -种高机动目标微动周期计算系统，其特征在于，包括： 采集模块，用于采集目标的回波信号χ，χ={χι，Χ2,. ..，xi,. ..，xn}，i = l，2,. ..，N，N为 脉冲数，Xl为回波信号x在第i个脉冲时间的值； 计算模块，用于根据目标的回波信号计算得到目标整体平动估计值； 平动补偿模块，用于利用目标整体平动估计值进行整体平动补偿，得到补偿后的微动 信号； 估计模块，用于利用补偿后的微动信号估计目标周期。7. 根据权利要求6所述的一种高机动目标微动周期计算系统，其特征在于，所述计算模 块包括： 变换单元，用于对回波信号X进行短时傅里叶变换得到回波信号X的时频分布Χμχν,Χμχν =出上，...，Xi，. . .，Xn}，i = l，2, . . .，Ν，Ν为脉冲数，Xi为X的时频分布Χμχν在第i个脉冲时 间的值，X^M维向量，Μ是时频分析的频点数； 记录单元，用于记录时频分布Χμχν每一列的最大值所在的位置hi，hie{l，2, . . .，M}，i = 1，2, . . .，N，根据位置值hi计算目标的瞬时多普勒频率值fb，fb={fbl，f b2,. . .，fbi，. . .，fbN}， i = l ,2,. . . ,Ν； 差分分析单元，用于对目标的瞬时多普勒频率值ft进行差分分析，得到瞬时多普勒频率 差分值乜={乜1，乜2, · · ·，fai，· · ·，faN-，fai = fb(i+1)-fbi，根据瞬时多普勒频率差分值判断 得到多普勒发生模糊的位置； 解模糊单元，用于在多普勒发生模糊的位置对瞬时多普勒频率进行解模糊，得到解模 糊后的瞬时多普勒频率值fd，对fd进行直线拟合得到目标整体平动估计值。8. 根据权利要求7所述的一种高机动目标微动周期计算系统，其特征在于，所述差分分 析单元还用于搜索瞬时多普勒频率差分值中满足abs(f a)>PRF/2的位置pn，n=l，2,. . .，K， pne{l，2，...，N-l}，则该位置即是多普勒发生模糊的位置;其中abs( ·)为取绝对值运算， K为模糊次数，PRF为雷达的脉冲重复频率。9. 根据权利要求8所述的一种高机动目标微动周期计算系统，其特征在于，所述解模糊 单元还用于按照以下方法计算得到解模糊后的瞬时多普勒频率值fd和目标整体平动估计 值 fd = fb(pn:N)+PRF 其中，n=l，2,. . .，K，fb(pn:N)为取从位置pn至位置N的瞬时多普勒频率值f b; 对瞬时多普勒频率值fd采用最小二乘法进行直线拟合，得到目标整体平动估计值.，ti为时间，，.上标'为转置运 算，i = l，2, · · ·，N。10. 根据权利要求6-9任一项所述的一种高机动目标微动周期计算系统，其特征在于， 所述估计模块包括： 自相关计算单元，用于计算微动信号的自相关，得到微动信号的自相关序列； 绝对值计算单元，用于求取微动信号自相关序列的绝对值； 傅立叶变换单元，用于对自相关序列的绝对值进行4N点的傅立叶变换； 微动周期估计单元，用于搜索傅立叶变换结果的最大值，将该该最大值置零，再次搜索 傅立叶变换结果的最大值，并记录该最大值的位置q，则目标的微动周期估计为:4N/(qX PRF)〇
【专利摘要】本发明涉及一种高机动目标微动周期计算方法及系统，所述方法包括以下步骤:步骤1,采集目标的回波信号x，x＝{x1,x2,...,xi,...,xN}，i＝1,2,...,N，N为脉冲积累数，xi为回波信号x在第i点的值；步骤2，根据目标的回波信号计算得到目标整体平动估计值；步骤3，利用目标整体平动估计值进行整体平动补偿，得到补偿后的微动信号；步骤4，利用补偿后的微动信号估计目标周期。本发明的方法通过对目标的多普勒模糊进行处理,并对目标的整体平动进行补偿,使估计得到的目标微动周期更加准确有效。
【IPC分类】G01S7/41
【公开号】CN105445713
【申请号】CN201510777394
【发明人】李彦兵, 李飞, 高红卫, 陈大庆, 叶春茂
【申请人】北京无线电测量研究所
【公开日】2016年3月30日
【申请日】2015年11月13日