11/8。 其他有关仿真参数如下:步进频雷达载频10GHz，步进信号个数Μ = 256,子脉冲个数Ν = 512， 总带宽为1024MHz，脉冲重复周期6.67us，总的仿真时长约为0.874s，仿真得到的目标高分 辨距离像矩阵大小为256X512。从仿真结果中可见，由于目标宏观直线飞行速度以及雷达 观测重复频率有限等因素的影响下，目标高分辨距离像发生了一定情况的不连续。
[0045] 第二步，从HA(m，n)的m行中任意取出两行i和j，记为HA(i，n)和HA(j，n)，计算两者 的循环相关系数为
[0046]
[0047] 其中，卜|表示取模运算，qe[0，N_l]是时间变量，modN(n+q)表示n+q对N取模后 的余数，Ha( j，modN(n+q))表示Ha( j，n)中第modN(n+q)个元素。公式二同时也表明，循环相关 系数计算实际上等效于循环卷积运算。
[0048] 取循环相关系数最大值并进行归一化
[0049]
[0050]其中maxq(C(q; i，j))表示按q取C(q; i，j)中所有元素的最大值。
[0051 ]根据公式二和公式三顺序，依次取出HA(m，n)中任意两行并计算循环相关系数，可 得循环相关系数矩阵为
[0052]
(公式四）其中，C (0，〇)表示i = 0，j = 0时对应的循环相关系数最大值，c(0，1)表示i = 0，j = 1时对应的循环 相关系数最大值，依次类推，C(M-1，M-1)表示i =M-1，j =M-1时对应的循环相关系数最大 值。
[0053]图3是目标高分辨距离像矩阵对应的循环相关系数矩阵。计算循环相关矩阵实际 上等效于循环卷积运算，循环卷积运算本质上是将时域循环相乘变成了频域卷积，然后再 将频域结果反变换回时域，能大大缩减计算耗时。仿真实验中计算循环相关系数矩阵耗时 仅为4.68s，可见循环相关系数矩阵计算结果耗时很少。
[0054]第三步，计算平均循环相关系数。依次取循环相关系数矩阵Me中第p个对角线上的 所有元素
[0055] diag(Mc，p) = {Mc(i，j)，i = j+p}，pe[0，M_l](公式五）
[0056] 然后求均值可得平均循环相关系数为
[0057] C(p) =mean(diag(Mc,p))(公式六）
[0058] 其中，mean表示求均值函数。
[0059] 图4是旋转微动目标回波对应的平均循环相关系数。
[0060] 第四步，搜索平均循环相关系数峰值位置，估计旋转微多普勒频率。对C(p)的峰值 位置进行搜索，然后对L个搜索到的峰值位置{ ηι，η2，···，η?取平均值后取倒数，可得旋转微 多普勒频率估计信
'1 e [1，L]表示第1个峰值，TR是雷达脉冲重复周期。
[0061 ]搜索得到图 4中 6个峰值位置为0.1399s，0.2833s，0.4267s，0.5666s，0.71s和 0.8533s，取峰值平均值为0. 1416s，从而取倒数可得旋转微多普勒频率估计值为 1=7.0621 Hz，相对误差为0.89%。仿真实验总的耗时为5.12s。可见，本发明提出的方法不 仅能够精确估计旋转微动多普勒频率，而且对目标高分辨距离像不连续等不理想情况具有 鲁棒性，且估计结果计算耗时较少。
【主权项】
1. 基于雷达高分辨距离像的旋转微多普勒频率估计方法，其特征在于，包括如下步骤： 步骤一：目标高分辨距离像矩阵获取 利用频率步进信号合成宽带雷达发射信号8(1!!，11)，11 1￡[〇，-1]是第111个频率步进信号， Μ是总的信号个数，ne[〇，N-l]是单个频率步进信号中第η个子脉冲，N是总的子脉冲数； 步骤二:计算循环相关系数矩阵 从目标高分辨距离像矩阵HA(m，n)中的第一行开始，按行计算所选取的行与矩阵HA(m， η)中所有行的循环相关系数，然后取各自最大值，存成一行;依次进行上述计算，得到矩阵 HA(m，n)对应的循环相关系数矩阵此，矩阵大小为ΜΧΜ; 步骤三:计算平均循环相关系数 从Me中第一个对角线开始，依次取出相应对角线全部元素并计算均值，得到包含Μ个元 素的平均循环相关系数以？），？6[〇，-1]是此中对角线序号； 步骤四：估计旋转微多普勒频率 对C(p)的峰值位置进行搜索，然后对所有搜索到的峰值位置取平均值，最后取倒数得 到旋转微多普勒频率。2. 根据权利要求1所述的基于雷达高分辨距离像的旋转微多普勒频率估计方法，其特 征在于:所述目标为直升机旋翼类型的目标。3. 根据权利要求1或2所述的基于雷达高分辨距离像的旋转微多普勒频率估计方法，其 特征在于:在步骤一中，依次对第m次旋转微动目标回波SA(m,η)进行针对η的傅里叶变换， 得到目标高分辨距离像矩阵H A(m，n); HA(m，n) =FFTn{sA(m，n)}(公式一) 其中，FFTn{ · }表示是针对η进行傅里叶变换计算。4. 根据权利要求1或2所述的基于雷达高分辨距离像的旋转微多普勒频率估计方法，其 特征在于:在步骤二中，从Ηα(πι，η)的m行中任意取出两行i和j，记为Ha( i，η)和Ha( j，η)，计算 两者的循环相关系数为：其中，I · I表不取模运算，qe[〇，N_l]是时间变量，modN(n+q)表不n+q对Ν取模后的余 数，Ha( j，modN(n+q))表示Ha( j，n)中第modN(n+q)个元素;公式二同时也表明，循环相关系数 计算实际上等效于循环卷积运算； 取循环相关系数最大值并进行归一化其中，maxq(C(q;i，j))表示按q取C(q;i，j)中所有元素的最大值； 根据公式二和公式三顺序，依次取出HA(m，n)中任意两行并计算循环相关系数，得到循 环相关系数矩阵为其中，C(0,0)表示i = 0，j = 0时对应的循环相关系数最大值，C(0，1)表示i = 0，j = l时 对应的循环相关系数最大值，依次类推，C(M-1，M-1)表示i =M-1，j =M-1时对应的循环相关 系数最大值。5. 根据权利要求1或2所述的基于雷达高分辨距离像的旋转微多普勒频率估计方法，其 特征在于:在步骤三中，依次取循环相关系数矩阵Me中第p个对角线上的所有元素 diag(Mc，p) = {Mc(i，j)，i = j+p}，pe[〇，M-l](公式五） 然后求均值得到平均循环相关系数为 C(p)=mean(diag(Mc,p))(公式六） 其中，mean表示求均值函数。6. 根据权利要求1或2所述的基于雷达高分辨距离像的旋转微多普勒频率估计方法，其 特征在于:在步骤四中，对L个搜索到的峰值位置{m，n 2,……nd取平均值后取倒数，得到旋 转微多普勒频率估计值1￡[1氺]表示第1个峰值，1^是雷达脉冲重复周 期。
【专利摘要】本发明一种基于雷达高分辨距离像的旋转微多普勒频率估计方法，本发明包括下述步骤：第一步，获取雷达目标高分辨距离像，将各次回波对应的高分辨距离像按行排列构建成二维矩阵；第二步，按行计算高分辨距离像矩阵对应的循环相关系数矩阵；第三步，计算平均循环相关系数；第四步，搜索平均循环相关系数的峰值并求平均值，对平均值取倒数可估计出旋转微多普勒频率。本发明提出的方法不仅能够精确估计旋转微动多普勒频率，而且对目标高分辨距离像不连续等不理想情况具有鲁棒性，且估计结果计算耗时较少。
【IPC分类】G01S13/50, G01S7/41
【公开号】CN105676204
【申请号】CN201610046694
【发明人】潘小义, 王伟, 冯德军, 傅其祥, 顾赵宇, 刘永才, 徐乐涛, 肖顺平, 张文明
【申请人】中国人民解放军国防科学技术大学
【公开日】2016年6月15日
【申请日】2016年1月25日