[发明专利]基于时间反转二阶Keystone变换的雷达机动目标跨单元积累方法

说明书

本发明涉及基于时间反转二阶Keystone变换的雷达机动目标跨单元积累方法，属于雷达信号处理领域。首先，沿快时间对脉压后的雷达数据进行傅里叶变换，得到回波距离频率‑慢时间二维数据；其次，对慢时间维数据进行时间反转运算；然后，慢时间维进行二阶Keystone变换，完成高阶距离走动补偿；最后，距离频率维进行逆傅里叶变换，慢时间维进行二阶匹配傅里叶变换，完成跨单元相参积累。本发明能补偿高阶运动带来的非线性距离走动，无需多维运动参数搜索匹配计算，简单高效，无交叉项的影响，从而提高雷达对高速或高机动的检测能力，具有工程应用价值。

技术领域

本发明属于雷达信号处理领域，更具体地，本发明涉及一种基于时间反转二阶Keystone 变换的雷达机动目标跨单元积累方法，可实现雷达机动目标高效长时间相参积累。

背景技术

随着雷达分辨力的不断提高，以及目标机动能力的增强，高速高机动目标的检测成为雷达信号处理的关键技术之一，如高超声速飞行器，其飞行速度超过5倍音速，是典型的高速高机动目标，往往在短时间内就跨越多个雷达距离单元，传统逐个距离单元积累检测的方法失效；高海况条件下海面舰船目标，由于目标随海浪起伏运动，使得回波多普勒具有明显的时变特性，传统的频域处理方法难以有效积累目标能量，并且受海杂波的影响，目标回波极其微弱，可提高积累脉冲数以改善积累增益。因此，对于高速高机动目标的检测问题，其关键技术就是如何实现跨距离和多普勒单元条件下的长时间能量积累，也就是同时补偿距离和多普勒走动的问题。目前，该领域技术的主要解决思路和存在的问题有：

一是，分步补偿法，即先补偿距离走动，再采用变换域处理方法匹配时变的多普勒信号，最典型的距离走动补偿方法为Keystone变换法，这种方法能够通过插值对原有的坐标轴进行尺度变换，从而有效地校正距离徙动。但该类方法仅能补偿一阶距离走动，即匀速运动导致的距离走动，对于高阶机动目标信号，其距离走动体现为高阶多项式，难以有效补偿；并且后续多普勒走动补偿的效果受距离走动补偿结果影响，容易造成目标多普勒能量扩散，运动参数估计精度较差。

二是，参数搜索的长时间相参积累方法，最典型的是Radon-傅里叶变换和Radon-分数阶傅里叶变换，该算法是通过在速度/加速度-距离域的多维联合搜索实现一阶/高阶距离徙动的校正同时获得目标的能量积累，尽管能够实现距离走动和多普勒走动的联合补偿，但需要遍历参数搜索，运算量较大，难以满足雷达实时信号处理的要求。

三是，对于高阶运动，采用逐次降阶，直至降为傅里叶变换处理的一阶相位信号，但每一次降阶均会产生交叉项，尤其是在多分量信号或低信噪比/信杂比条件下，杂波和多分量信号之间将产生交叉项，从而影响了积累效果和参数估计精度。

因此，针对高阶机动目标的长时间积累，由于跨单元和脉冲数多的特点，亟需设计一种能够同时补偿距离和多普勒走动，无参数搜索的快速跨单元积累方法，从而提高雷达对高速或高机动的检测能力。

发明内容

本发明的目的在于改善雷达对高速或高机动目标的积累增益，实现机动目标快速检测，提出一种基于时间反转二阶Keystone变换的雷达机动目标跨单元积累方法。其中要解决的技术问题包括：

(1)分步补偿方法，多采用Keystone变换法+变换域处理的思路，仅能补偿一阶距离走动，后续多普勒走动补偿的效果受距离走动补偿结果影响，能量发散或积累增益较低；

(2)参数搜索的长时间相参积累方法需要遍历参数搜索，运算量较大，难以满足雷达实时信号处理的要求；

(3)逐次降阶相参积累法，杂波和多分量信号之间将产生交叉项，从而影响了积累效果和参数估计精度。

本发明所述的基于时间反转二阶Keystone变换的雷达机动目标跨单元积累方法，其特征在于包括以下技术措施：

步骤一、沿快时间对脉压后的雷达数据进行傅里叶变换，得到回波距离频率-慢时间二维数据；