(](t，u)变换 到距离频域，即在距离向上进行傅里叶变换，得到：
[0088] 公式⑶中，f表示距离向频域，S(f)表示将脉冲电磁波信号p(t)的脉冲频域信 号，即将进行P (t)进行傅里叶变换由时域变换到频域。
[0089] 步骤5、以经过距离向频域变换后的中心点回波信号S(](f，u)作为参考信号，对 距离向频域变换后的目标回波信号S(f，u)进行脉冲压缩，得到压缩后的目标回波信号 Sr2 (f, u):
[0091] 公式（9)中，<(/，《)为S(](f，u)的共辄信号；
[0092] 对公式（9)中的斜距历史项R(U)-Rq(U)进行泰勒展开处理，得到： CN 105116395 A 说明书 6/8 页
[0096] 忽略公式公式（10)中的高阶项o(u)，将公式（10)代入公式（9)中，得到：
[0098] 步骤6、脉冲压缩后的目标回波信号srf(f，u)进行方位向进行Keystone变换：
[0099] 定义Keystone变换公式如下：
[0100] (fc+f)u = mfc (21)
[0101] 公式（12)中，m为Keystone变换的变量；
[0102] 对公式（11)的方位向进行Keystone变换，得到Keystone变换后的目标回波信号 sr3 (f,m)：
[0104] 步骤7、对(f，m)的距离向进行IFFT变换，实现距离向走动的校正：
[0105] 对公式（13)的距离向进行IFFT变换，得到：
[0107] 公式（14)中，81为|S(f) I 2的逆傅里叶变换，且满足sine信号的形式，τ为距离 向时域。
[0108] 步骤8、对srt( τ，m)的方位向进行FFT变换，得到目标的能量汇聚点：
[0109] 对公式（14)的方位向进行FFT变换，得到：
[0111] 公式（15)中，fd为方位向频域，即方位向多普勒域。
[0112] 经过本步骤的处理，得到目标回波信号在信号域的能量聚焦点,增强了 C A 目标回波的信噪比。
[0113] 本发明，在步骤3的公式（6)的中心点回波信号sQ(t，u)中的p(t)项包含信号 的距离时延信息，exp项包含信号的多普勒相位信息；因此在步骤5中以中心点回波信 号S(](f，u)作为参考信号进行脉冲压缩后，能够有效实现相位补偿；从而在步骤6进行 Keystone变换处理和步骤7相参积累后能够有效实现相位校正，减小多普勒相位的影响， 增强了目标回波的信噪比，实现目标能量的聚集，有利于后续进行目标的检测、跟踪或识 别。
[0114] 仿真验证：
[0115] 系统仿真的具体参数如表1所示：
[0116] 表1仿真系统参数
[0119] 1、传统的脉冲压缩和Keystone变换的仿真结果
[0120] (1)理想条件下仿真结果：
[0121] 图2所示为时域目标回波信号的实部信息。
[0122] 首先对如图2所示的目标回波信号采用固定距离作为参考信号的传统脉冲压缩 方法，完成距离向压缩，结果如图3所示，可以看到，目标距离走动达到10个距离门，目标回 波能量散布在多个距离单元内；
[0123] 然后在距离向频域、方位向时域进行双基地Keystone处理，经过处理后的二维时 域内的信号幅度信息，如图4所示，可以看到，不同方位脉冲的目标回波信号位于同一个距 离门内，距离走动现象消失；Keystone距离走动校正方法完成；
[0124] 再沿方位向做FFT处理，即把回波信号沿方位向的多个脉冲回波进行相参累积， 得到的结果如下图5所示；可以看到，方位向出现散焦现象，能量没有聚集在固定频点处。
[0125] (2)噪声条件下仿真结果：
[0126] 设定回波信号中的信噪比为_33dB，此时目标回波信号完全淹没在噪声中。图6所 示为信噪比为_33db的目标回波信号的实部信息。
[0127] 将目标回波信号经过传统的距离压缩，方位向Keystone处理后，再对信号沿方位 向做FFT处理，把回波信号沿方位向的多个脉冲回波进行相参叠加，如图7所示，此时目标 被淹没在噪声中，无法再进行后续处理。
[0128] 2、本发明改进后的脉冲压缩和Keystone方法的仿真结果
[0129] (1)理想条件下仿真结果：
[0130] 采用与传统的脉冲压缩和Keystone变换仿真中相同的目标回波信号，即如图2所 示为时域目标回波信号的实部信息。
[0131] 首先对如图2所示的目标回波信号采用场景区域中心点回波信号作为参考信号， 完成距离向压缩，结果如图8所示，可以看到，目标距离走动达到10个距离门，目标回波能 量散布在多个距离单元内；
[0132] 然后采用本发明的方法进行改进的双基地Keystone处理，经过处理后的二维时 域内的信号幅度信息，如图9所示。可以看到，不同方位脉冲的目标回波信号位于同一个距 离门内，距离走动现象消失；Keystone方法完成距离走动校正；
[0133] 再沿方位向做FFT处理，即把回波信号沿方位向的多个脉冲回波进行相参叠加， 得到的结果如图10所示；可以看到，这时目标聚集在方位向的固定频点处，没有距离走动 目标回波能量增加。
[0134] (2)噪声条件下仿真结果：
[0135] 依旧采用如图6所示的信噪比为-33db的含噪声回波信号。
[0136] 采用本发明所述的方法，对含噪声的回波信号，进行距离压缩，方位向Keystone 处理后，再对信号沿方位向做FFT处理，把回波信号沿方位向的多个脉冲回波进行相参叠 加；结果如图11所示，可以得到，在约95个距离门、第125个方位向频点的位置处，出现了 目标回波的峰值，目标的信噪比明显增强，即得到目标的能量汇聚点。
[0137] 通过以上仿真结果可知：
[0138] 传统脉冲压缩方法，经过Keystone处理后，系统的相参积累时间为0.0 ls量级，在 系统的相参积累时间为〇.21s时，方位向出现散焦现象，能量没有聚集在固定频点处，无法 再进行后续的目标处理；
[0139] 而采用本专利提出的采用场景区域中心点回波信号作为脉压时的参考信号，对脉 冲压缩和Keystone变换的方法进行改进后，能够在信号处理过程中实现相位补偿，有效改 善多普勒相位的影响；当系统的相参积累时间为〇. 21s时，能够清晰得到目标的能量聚集 点，相对于传统方法〇. Ols量级的相参累积时间，时间提高了 20倍，大大增加了相参积累时 间，改善了目标回波的信噪比，有利于后续的目标检测、跟踪和识别。
[0140] 综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。 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. 一种天基双基地雷达的动目标长时间相参积累方法，其特征在于，包括： 步骤1、构造目标回波信号模型s(t，u):定义发射机发射的脉冲电磁波D(t)，则接收机接收到的目标回波信号S(t，U)为： ⑴ -A.JAj重复时间，则U=nXPRT，U表不慢时间， 即目标的方位向，n为大于或等于0的整数；f。为信号载频；R(u)表示目标的斜距历史；c为 光速； 步骤2、得到目标斜距历史R(u): 将目标运动视为匀速运动，则目标斜距历史R(u)为： R(u) = |RTr〇-RTa〇+ (VTr-VTa)u+o(u) | +1RRe〇-RTa〇+ (VRe-VTa)u+o(u) (2) 其中，RTrf、R^、RTa(]分别表示发射机、接收机和目标的初始位置的坐标；VV%和VTa分 别表示发射机、接收机和目标的运动速度；〇(u)表示u的高阶无穷小； 步骤3、构造中心点回波信号模型S(](t，u): 场景区域的中心点回波信号S(](t，u)为：(3) 其中，Rc(u)为中心点回波信号的斜距历史； 设场景区域中心点的坐标为私，则根据公式⑵得到中心点回波信号的斜距历史R〇(u)： R〇 (u) = |RTr〇-R〇+uVTr+o(u) | +1RRe〇-R〇+uVRe+o(u) (4) 步骤4、对目标回波信号\(t，U)和中心点回波信号S(](t，u)分别进行距离向频域处 理： 将目标回波信号\(t，U)和中心点回波信号S(](t，U)变换到距离频域，即在距离向上进 行傅里叶变换，得到：a) 公式（5)中，f表示距离向频域，S(f)表示将脉冲电磁波信号p(t)进行傅里叶变换后 的脉冲频域信号； 步骤5、以经过距离向频域变换后的中心点回波信号S(](f，u)作为参考信号，对距离向 频域变换后的目标回波信号S(f，u)进行脉冲压缩，忽略u的高阶无穷小项后，得到压缩后 的目标回波信号81^比1!):其中，4:(/，4为sQ(f，U)的共辄信号； A R =|RTr0-RTa01+1RRe-RTa〇I-1RTr〇_R〇I_IRRe〇_R〇I；a? 步骤6、对脉冲压缩后的目标回波信号^2比1!)在方位向进行Keystone变换，得到Keystone变换后的目标回波信号8^3(;^111): VJ 其中，m为Keystone变换的变量； 步骤7、对^ (f，m)的距离向进行IFFT变换，实现距离向走动的校正： 其中，81为|S(f)M的逆傅里叶变换，且满足sinc信号的形式，T为距离向时域； 步骤8、对Su(T，m)的方位向进行FFT变换，得到目标的能量汇聚点：其中，fd为方位向频域，即方位向多普勒域； 由公式（9)，得到目标的能量汇聚点为，根据该目标的能量汇聚点进行目标 CA 的检测、跟踪或识别。
【专利摘要】本发明公开了一种天基双基地雷达的动目标长时间相参积累方法。使用本发明能够在信号处理过程中实现相位补偿，有效改善多普勒相位的影响。本发明的方法选用场景区域中心点的回波信号作为脉压参考信号，即在脉冲压缩参考信号中同时包括距离时延和多普勒相位信息，通过该方法来改进传统的脉冲压缩方法和Keystone处理方法，然后再对信号沿方位向做FFT处理，把回波信号沿方位向的多个脉冲回波进行相参叠加；从而减少雷达平台，尤其是低轨接收机平台的复杂运动轨迹带来的二阶多普勒相位影响，可有效增加相参积累时间，进而增加目标回波信号的信噪比，有利于后续对目标进行检测、跟踪或识别。
【IPC分类】G01S7/41
【公开号】CN105116395
【申请号】CN201510382112
【发明人】曾涛, 刘飞峰, 冯文玲, 龙腾, 朱宇, 任晶晶
【申请人】北京理工大学
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年7月2日