专利名称：Pd雷达在微弱信号检测过程中的距离走动校正方法
技术领域：
本发明属于雷达技术领域，具体来说是一种用于PD雷达在微弱信号检测过程中进行距离走动校正的方法。
背景技术：
微弱信号的检测是当前雷达技术领域的热点和难点问题。利用信号处理方法来提高雷达对微弱目标的检测，可以通过增加观测时间，采用相干积累的方法以加大回波能量来实现。但是相干积累时间的延长也带来了新的问题长时间积累期间目标的距离走动超过了一个距离分辨单元。目标包络跨距离单元走动不仅造成目标的距离和速度信息失真， 更使得目标能量分散而达不到检测门限，造成雷达作用距离缩短。为了解决这个问题，现有技术主要是应用Keystone变换方法进行回波距离走动的补偿。通过keystone变换，雷达的相参积累时间不再受制于目标距离走动的情况，因此可以通过增加相参积累时间来提高目标的信噪比，实现高增益信号处理的目的。对于Keystone变换，其具有代表性的研究成果主要有1.保铮等人在“雷达成像技术，北京电子工业出版社，2005” 一书中，提出采用尺度变换的方法，也就是DFT+IFFT算法来实现Keystone变换。同时还提出了采用数字信号处理领域的Chirp-Z变换算法来实现Keystone变换的思想。2.张顺生等人在“基于Keystone变换的微弱目标检测，电子学报，2005，33 (9) 1675-1678”文章中，提出应用SINC插值方法来实现Keystone变换的算法。3.高梅国等人在“基于Knab内插核的Keystone变换，数据采集与处理，2010， 25(4) :425-429”文章中，提出通过对SINC函数进行加窗截断处理的方法来实现Keystone 变换。然而，现有的Keystone变换算法实现距离走动校正时，其各脉冲回波包络都是以第一个脉冲为基准对齐的。由于现在脉冲压缩都是以数字方式实现的，因而不同时刻会存在不同的离散时间误差，从而造成脉冲压缩后幅度有损失。有的脉冲目标回波前沿正好对准采样时刻，这时回波与脉冲压缩滤波器的权值正好对齐，脉冲压缩输出幅度最大；有的脉冲目标回波前沿正好落在两个采样时刻之间，这时回波与脉冲压缩滤波器的权值没有对齐，其脉冲压缩输出幅度会明显降低。现有的Keystone变换算法均未考虑到离散时间采样误差的问题，所以必然会对信号检测性能造成一定的影响。
发明内容
本发明的主要目的在于克服已有方法的缺点，提出一种PD雷达在微弱信号检测过程中的距离走动校正方法，该方法首先找出数字脉冲压缩过程中离散时间采样误差最小的脉冲，然后将该脉冲作为对齐基准脉冲进行Keystone变换，可以把离散时间采样误差对雷达系统整体检测性能的影响降到最低，提高了雷达对微弱信号的检测性能。为了实现上述目的，本发明的实现步骤如下
(1)雷达发射一组带宽不超过载波中心频率的线性调频脉冲信号；(2)雷达接收机接收雷达回波数据，并将其混频到基带得到基带雷达回波信号 y(tk, tm)，其中tk = t-mT为快时间，tm为慢时间，tm = mT, t为全时间，m为慢时间变量，m =0，1，L，M-l，M为发射的总脉冲数，T为脉冲重复周期；(3)将基带雷达回波信号在快时间域进行傅里叶变换，得到快时间频域信号Y(f， m)，其中f为与快时间对应的快时间频率，然后在快时间频域进行离散采样，得到离散形式的快时间频域信号Y(l，m)，其中1为快时间频率的采样点，1 = Nf/B，N为距离单元数，B为发射的线性调频信号带宽；(4)对快时间频域信号Y(l，m)进行数字脉冲压缩处理，得到离散形式的频域脉冲压缩信号S(l，m)；(5)找出上述数字脉冲压缩过程中离散时间采样误差最小的脉冲，设其对应的脉冲号为no ；(6)以nQ脉冲为对齐基准，用SINC插值方法实现Keystone变换，得到所有脉冲回波都被校正到 脉冲所在的距离单元的信号0(1，η)
权利要求
1.一种PD雷达在微弱信号检测过程中的距离走动校正方法，包括如下步骤(1)雷达发射一组带宽不超过载波中心频率的线性调频脉冲信号；(2)雷达接收机接收雷达回波数据，并将其混频到基带得到基带雷达回波信号y(tk， tm)，其中tk = t-mT为快时间，tm为慢时间，tm = mT, t为全时间，m为慢时间变量，m = 0， 1,L, M-1,M为发射的总脉冲数，T为脉冲重复周期；(3)将基带雷达回波信号在快时间域进行傅里叶变换，得到快时间频域信号Y(f，m), 其中f为与快时间对应的快时间频率，然后在快时间频域进行离散采样，得到离散形式的快时间频域信号Y(l，m)，其中1为快时间频率的采样点，且1 = Nf/B，N为距离单元数，B为发射的线性调频信号带宽；(4)对快时间频域信号Y(l，m)进行数字脉冲压缩处理，得到离散形式的频域脉冲压缩信号 S(l，m)；(5)找出上述数字脉冲压缩过程中离散时间采样误差最小的脉冲，设其对应的脉冲号为n0 ；(6)以nQ脉冲为对齐基准，用SINC插值方法实现Keystone变换，得到所有脉冲回波都被校正到％脉冲所在的距离单元的信号0(1，η)
2.根据权利要求1所述的PD雷达在微弱信号检测过程中的距离走动校正方法，其特征在于，步骤( 所述的找出数字脉冲压缩过程中离散时间采样误差最小的脉冲，按如下步骤进行(5a)根据雷达在前一帧周期得到的目标距离和速度信息，以及雷达接收站里其他传感器得到的目标位置和运动参数等信息进行预估计，得到脉冲号no的可能取值范围； (5b)依次将该所有可能的Iitl取值代入之后的步骤(6)、(7)和(8)进行处理； (5c)比较步骤(8)得到的相干积累结果并找到相干积累输出幅度最大时所使用的IV 就是所求的Iltl取值。
3.根据权利要求1所述的PD雷达在微弱信号检测过程中的距离走动校正方法，其特征在于，步骤(8)所述的对时域脉冲回波信号进行相干积累，求出目标所在的距离采样单元和多普勒通道，是先对得到的时域脉冲回波信号进行相干积累，再对相干积累结果采用恒虚警检测方法获得目标所在的距离采样单元和多勒通道。
全文摘要
本发明公开了一种微弱信号检测过程中的距离走动校正方法，主要解决现有技术未考虑离散时间采样误差，检测性能低的问题。其实现步骤是雷达发射一组带宽不超过载波中心频率1％的线性调频脉冲信号；对回波数据进行混频得到基带雷达回波信号；对基带回波信号在快时间域做傅里叶变换；对经过快时间域做傅里叶变换得到的信号在快时间域进行数字脉冲压缩，并找出离散时间误差最小时对应的脉冲号；以该脉冲号为对齐基准，用SINC插值方法实现Keystone变换，并进行多普勒模糊补偿；在快时间域做逆傅里叶变换，并相干积累，求出目标所在的距离单元和多普勒通道。本发明与同类方法相比，使离散时间采样误差的影响降到最低，能提高雷达系统的检测性能。
文档编号G01S7/41GK102323575SQ20111019922
公开日2012年1月18日 申请日期2011年7月16日 优先权日2011年7月16日
发明者刘宏伟, 刘峥, 水鹏朗, 王娟, 赵永波 申请人:西安电子科技大学