[发明专利]一种基于调频步进信号的高速目标相推测速方法

说明书

本发明提供一种基于调频步进信号的高速目标相推测速方法，具体过程为：步骤一，建立基于调频步进信号的高速目标回波模型，在建立所述模型的过程中考虑脉内时间调制对目标回波时延的影响；步骤二，对回波模型进行单个脉冲的匹配脉压处理，在脉压处理时，对频谱相位中存在的二次相位项进行补偿；步骤三，对脉压处理后的结果进行相参合成处理，得到一维高分辨距离像；步骤四，基于所述一维高分辨距离像，实现相推测速。本发明建立了考虑脉内多普勒调制的高速目标回波模型，推导了考虑加速度的相推测速模型，可适用于径向运动包含加速度和加加速度的高速目标，满足工程应用需求。

技术领域

本发明属于信号处理技术领域，具体涉及一种基于调频步进信号的高速目标相推测速方法。

背景技术

随着雷达技术发展的日新月异，人们对雷达精确测量提出了更高的要求。如微动提取作为目标探测与识别的研究热点，其关键问题在于平动补偿不够精确、微动幅度小、各散射点难以区分等因素造成的微动特征信息不明显，使得微动提取难度很大。突破该瓶颈最有效的办法是提高雷达对精细运动的刻画能力，即提高雷达精确测速能力。传统的包络测距精度有限，同时传统的测速方法主要通过增加积累时间来获得高精度的速度测量值，这种方法是以牺牲数据率为代价的，不能适用于对数据率要求较高的场景。相推测速作为一项新兴的技术，通过提取目标回波的相位信息，分析相邻帧回波的相位变化，即可实现高精度速度估计。

频率步进信号是一种瞬时窄带、合成宽带信号，具有良好的距离和多普勒分辨性能，且易于工程实现。但由于频率步进雷达需要利用多个子脉冲来完成信号的相参积累使得它对目标运动比较敏感，目标的径向运动会使频率步进信号脉冲压缩所得的高分辨距离像产生耦合时移和波形发散。对于高速运动目标，还需要考虑包络走动和脉内多普勒调制等影响。目前，范花玉(H.Fan,“A high precision method of phase derived velocityMeasurement and its application in motion compensation of ISAR imaging.”IEEETrans.Geosci.Remote Sens.,vol.56,no.1,pp.60-77,Jan.2018.)给出了比较全面的相推测量的处理方法，但是，该方法是基于低速模型实现的，不适用于高速目标。郭立勇(L.Guo,“A Novel High Accuracy Phase-derived Velocity Measurement Method for FastMoving Space Target,”IEEE Geosci.Remote Sens.Lett.,to be published.DOI:10.1109/LGRS.2018.2879491.)介绍了基于线性调频信号的高速目标相推测速处理方法，但是该方法仅适用于采用去斜处理的线性调频信号，而不适用于频率步进信号。

发明内容

本发明的目的是为了克服已有技术的缺陷，为了解决高速目标精确测速的问题，提出一种基于调频步进信号的高速目标相推测速方法。

本发明方法是通过下述技术方案实现的：

一种基于调频步进信号的高速目标相推测速方法，具体过程为：

步骤一，建立基于调频步进信号的高速目标回波模型，在建立所述模型的过程中考虑脉内时间调制对目标回波时延的影响；

步骤二，对回波模型进行单个脉冲的匹配脉压处理，在脉压处理时，对频谱相位中存在的二次相位项进行补偿；

步骤三，对脉压处理后的结果进行相参合成处理，得到一维高分辨距离像；

步骤四，基于所述一维高分辨距离像，实现相推测速。

进一步地，本发明所述目标回波时延为t_r：