一种高分辨率引信目标检测方法与流程

技术特征：

1.一种高分辨率引信目标检测方法，其特征在于：对目标与引信的距离进行检测，同时对目标与引信的方位信息进行检测，将距离和方位信息相结合，建立二维信息数据库，实现引信目标检测。

2.如权利要求1所述的一种高分辨率引信目标检测方法，其特征在于：对目标与引信的距离检测通过一维成像实现。

3.如权利要求1所述的一种高分辨率引信目标检测方法，其特征在于：具体步骤为：

由离散采样性质，多普勒中心f_DC可表示为：

f_DC＝f_DC，base+M_amb·PRF (1)

其中，f_DC，base为基带多普勒中心，M_amb为多普勒中心模糊数，PRF为脉冲重复频率；

点目标信号在距离频率-慢时间域可表示为

$S(f_{\mathrm{\τ}},\mathrm{\η})=w(\mathrm{\η}-{\mathrm{\η}}_c)P\left(f_{\mathrm{\τ}}\right)\exp \[-j\frac{j4\mathrm{\π}(f_c+f_{\mathrm{\τ}})}{c}R\left(\mathrm{\η}\right)\]---\left(2\right)$

其中，f_τ为波形频率，c为电磁波传播速度，λ为电磁波波长；η为慢时间，w(·)为慢时间包络，η_c为波束中心穿过目标的时间；P(·)表示信号功率，j表示信号的虚部，f_c为载频，R(·)为雷达与目标的距离；

令V_r为引信速度，θ_r，c为斜视角，则把公式(2)变换到多普勒域，得到：

$\begin{array}{c}S(f_{\mathrm{\τ}},f_{\mathrm{\η}})=\sqrt{cR\left({\mathrm{\η}}_c\right)/\[2(f_c+f_{\mathrm{\τ}}){\left(V_r{\mathrm{cos\θ}}_{r,c}\right)}^2\]}\\ \·P\left(f_{\mathrm{\τ}}\right)W(f_{\mathrm{\η}},f_{\mathrm{\τ}})\exp \[j\mathrm{\ψ}(f_{\mathrm{\τ}},f_{\mathrm{\η}})\]\end{array}---\left(3\right)$

$W(f_{\mathrm{\η}},f_{\mathrm{\τ}})=w\[-\frac{cR\left({\mathrm{\η}}_c\right)}{2(f_c+f_{\mathrm{\τ}}){\left(V_r{\mathrm{cos\θ}}_{r,c}\right)}^2}\left(f_{\mathrm{\η}}-\frac{2(f_c+f_{\mathrm{\τ}})}{c}{V}_r{\mathrm{sin\θ}}_{r,c}\right)\]---\left(4\right)$

$\begin{array}{c}\mathrm{\ψ}(f_{\mathrm{\τ}},f_{\mathrm{\η}})=\frac{\mathrm{\π}cR\left({\mathrm{\η}}_c\right)}{2(f_c+f_{\mathrm{\τ}}){\left(V_r{\mathrm{cos\θ}}_{r,c}\right)}^2}{f_{\mathrm{\η}}}^2+\\ 2\mathrm{\π}\[-\frac{R\left({\mathrm{\η}}_c\right){\mathrm{tan\θ}}_{r,c}}{V_r{\mathrm{cos\θ}}_{r,c}}-{\mathrm{\η}}_c\]f_{\mathrm{\η}}+\mathrm{\φ}\left(f_{\mathrm{\τ}}\right)\end{array}---\left(5\right)$

f_η是多普勒频率，为初始相位；

当多普勒偏移量超过1/2PRF时，就会出现多普勒模糊，把公式(3)中的f_η用f_η+M_amb·PRF代替，得到多普勒基带信号形式：

$\begin{array}{c}S(f_{\mathrm{\τ}},f_{\mathrm{\η}})=\sqrt{cR\left({\mathrm{\η}}_c\right)/\[2(f_c+f_{\mathrm{\τ}}){\left(V_r{\mathrm{cos\θ}}_{r,c}\right)}^2\]}\\ \·P\left(f_{\mathrm{\τ}}\right)W(f_{\mathrm{\η}}+M_{amb}\·PRF,f_{\mathrm{\τ}})\exp \[j\mathrm{\ψ}(f_{\mathrm{\τ}},f_{\mathrm{\η}}+M_{amb}\·PRF)\]\end{array}---\left(7\right)$

其中，-PRF/2≤f_η≤PRF/2；

$\mathrm{\ψ}(f_{\mathrm{\τ}},f_{\mathrm{\η}}+M_{amb}\·PRF)=\frac{\mathrm{\π}\mathrm{\γ}}{f_c+f_{\mathrm{\τ}}}{f_{\mathrm{\η}}}^2+2\mathrm{\π}\[\frac{\mathrm{\γ}\·M_{amb}\·PRF}{f_c+f}-\frac{R\left({\mathrm{\η}}_c\right){\mathrm{tan\θ}}_{r,c}}{V_r{\mathrm{cos\θ}}_{r,c}}-{\mathrm{\η}}_c\]f_{\mathrm{\η}}+{\mathrm{\φ}}^{\′}\left(f_{\mathrm{\τ}}\right)---\left(8\right)$

γ为Radon变换的坐标投影角度；

$\mathrm{\γ}=\frac{cR\left({\mathrm{\η}}_c\right)}{2{\left(V_r{\mathrm{cos\θ}}_{r,c}\right)}^2}---\left(9\right)$

假设参考函数为：

$S_{ref}(f_{\mathrm{\τ}},f_{\mathrm{\η}})=I(f_{\mathrm{\τ}},f_{\mathrm{\η}})\exp (-j\frac{{\mathrm{\π\γ}}_{ref}}{f_c+f_{\mathrm{\τ}}}{f}_{\mathrm{\η}}^2)---\left(10\right)$

γ_ref为Radon变换的坐标投影参考角度；

B为信号的带宽；

将公式(7)乘以上面的参考函数，且令γ_ref＝γ，则方位向压缩后得到的信号为：

$\begin{array}{c}\left|S_{a,c}(f_{\mathrm{\τ}},\mathrm{\η})\right|=\left|P\left(f_{\mathrm{\τ}}\right)\right|\\ \sin c\[B_D\left(\mathrm{\η}-\frac{\mathrm{\γ}\·M_{amb}\·PRF}{f_c^2}{f}_{\mathrm{\τ}}+\frac{\mathrm{\γ}\·M_{amb}\·PRF}{f_c}-\frac{R\left({\mathrm{\η}}_c\right){\mathrm{tan\θ}}_{r,c}}{V_r{\mathrm{cos\θ}}_{r,c}}-{\mathrm{\η}}_c\right)\]\end{array}---\left(12\right)$

B_D为多普勒带宽；

若γ_ref≠γ，则方位向压缩后的信号为：

$\begin{array}{c}\left|S_{a,c}(f_{\mathrm{\τ}},\mathrm{\η})\right|=\sqrt{\mathrm{\γ}/\left(\right|\mathrm{\γ}-{\mathrm{\γ}}_{ref}\left|\right)}\left|P\left(f_{\mathrm{\τ}}\right)\right|\\ \left|w\left(\frac{1}{\mathrm{\δ}}\[\mathrm{\η}-\frac{\mathrm{\γ}\·M_{amb}\·PRF}{f_c^2}{f}_{\mathrm{\τ}}+\frac{\mathrm{\γ}\·M_{amb}\·PRF}{f_c}-\frac{2{\mathrm{\γ}}_{ref}{V}_r{\mathrm{sin\θ}}_{r,c}}{c}-{\mathrm{\η}}_c\]\right)\right|\end{array}---\left(13\right)$

压缩比：

公式(12)和公式(13)的斜率可统一表示为：

$\mathrm{\μ}=\frac{{\mathrm{\γ}}_{ref}\·M_{amb}\·PRF}{f_c^2}---\left(15\right)$

用Radon变换估计出μ后，可以得到总的多普勒斜率为：

${\hat{f}}_{DC}=-\frac{2}{\mathrm{\λ}}\mathrm{\μ}---\left(16\right)$

当用不同的γ_ref进行方位向压缩时，点目标在距离频率-压缩慢时间域表现出不同斜率，但比值μ/γ_ref是不变的；因此，只要能够精确的估计出直线的斜率，就能得到一个无偏的多普勒中心模糊数的估计值；Radon变换中，定义其中R_c为目标的中心距离坐标；问题转化为估计可利用以下各式得到：

${\hat{v}}_e=\arg \underset{v\_\cos }{\max }\left\{\frac{1}{E\{{\mathrm{IFT}}_{f_{\mathrm{\η}}}\[S_{base}(f_{\mathrm{\τ}},f_{\mathrm{\η}})\·S_{ref\_s}(f_{\mathrm{\τ}},f_{\mathrm{\η}},v\_\cos )\]\}}\right\}---\left(17\right)$

其中，S_base(·)为方位向压缩信号，为方位向逆傅立叶变换，S_{ref_s}(·)为变换后的参考信号，V_cos表示速度的垂直分量，E为信号的波形熵，如下：

$E=-\underset{x,y}{\Σ}\[\left(\frac{|f(x,y){|}^2}{\underset{x,y}{\Σ}|f(x,y){|}^2}\right)\log \frac{|f(x,y){|}^2}{\underset{x,y}{\Σ}|f(x,y){|}^2}\]---\left(18\right)$

f(·)为信号在直角坐标系下的映射，变换后的参考信号为：

$S_{ref\_s}(f_{\mathrm{\τ}},f_{\mathrm{\η}},v\_cos)=I(f_{\mathrm{\τ}},f_{\mathrm{\η}})\exp \[-j\frac{{\mathrm{\πcR}}_c}{2(f_c+f_{\mathrm{\τ}}){(v\_\cos )}^2}{f_{\mathrm{\η}}}^2\]---\left(19\right)$

如此实现对引信目标的检测。