基于子带处理的宽带信号目标检测多普勒色散消除方法

摘要

本发明涉及一种基于子带处理的宽带信号目标检测多普勒色散消除方法，属于雷达目标探测技术领域。本发明方法将直达波分解为多个子带，在各子带内分别进行相参积累，然后将各子带的相参积累结果进行复数叠加，即得到最终的CAF输出结果。为使各子带积累出的目标峰值在同一个多普勒单元内，需要根据各子带的载波频率，选择不同的积累时间。与传统的Keystone变换方法相比，子带方法不存在信号波形不变的假设，避免了因此而带来的信噪比损失。本发明通过子带方法明显消除了目标多普勒色散，有效提高了相参积累增益，进而提高了系统的检测性能，特别适合于采用长时间积累探测高速目标的应用场合。

主权项

基于子带处理的宽带信号目标检测多普勒色散消除方法，其特征在于，具体包括如下步骤：步骤一，子带分解将天线接收的宽带直达波信号通过子带分解滤波器组，分解为K个子带：r_k(n)＝r(n)*h_k(n)    (4)其中，r_k(n)为直达波信号矢量r(n)经过子带分解得到的第k个子带的信号；所述子带分解滤波器组的数学描述为：h_k(n)＝h(n)e^‑j2πkn/K    (5)式中k＝0,1,2,...K‑1，K为子带数量；h_k(n)为第k个子带分解滤波器；h(n)是子带分解滤波器的原型滤波器；步骤二，共轭复乘将步骤一得到的各个子带中的直达波信号，分别和另一天线接收的宽带回波信号做共轭复乘，第k个子带共轭复乘公式为：$x_k(\tau ,n)=e(n+\tau )r_k^{*}\left(n\right)---\left(6\right)$其中，e(n)为目标回波信号，τ为时延；步骤三，信号下抽将步骤二共轭复乘后得到的各路信号依次进行抗混叠低通滤波、M倍下抽取；x_k(τ,n)下抽后所得信号为：$y_k(\tau ,n)=\underset{l=-\infty }{\overset{\infty }{\Sigma }}g\left(l\right)x_k(\tau ,\mathrm{Mn}-l)---\left(7\right)$其中M为下抽倍数；g(l)为理想低通滤波器，其DTFT形式为步骤四，相参积累时间调整对步骤三下抽后的各路子带信号分别进行相参积累时间调整，使得不同子带k得到的目标峰值处于相同的多普勒单元内；具体方法为：步骤4.1，求得各路子带信号的相参积累的点数多普勒频率为f_d的目标，所处的多普勒单元位置为：N_{Dop_bin}＝f_d/Δf＝f_dT_int    (9)其中，目标检测的频率分辨率Δf＝1/T_int，T_int为相参积累时间；根据目标回波信号的多普勒频率公式其中v_r为目标的径向运动速度，c为光速，f_c为载波频率，λ为载波波长，进一步得到目标所在N_{Dop_bin}为：N_{Dop_bin}＝2v_rf_cT_int/c    (10)每个子带的相参积累时间T_int正比于1/f_c，相参积累的点数为：其中f_s为采样率，f_{c_k}是第k个子带的载波频率，f_center是整个数字电视信号载波的中心频率；步骤4.2，根据各路子带信号的相参积累的点数，截取点数对应长度的各路子带信号，作为参与子带互模糊函数计算的子带信号；其中，每路子带信号的起始截取位置相同；步骤五，计算各子带CAF根据步骤四调整得到的各子带相参积累时间，采用CAF计算得到各子带的相参积累结果为：χ_k(τ,f_d)＝DFT{y_k(τ,n)}    (12)步骤六，子带相参积累综合将各个子带所得的相参积累结果复数值相加，得到已消除多普勒色散的目标检测结果：${\chi }_{\Sigma }(\tau ,f_d)=\underset{k=1}{\overset{M}{\Sigma }}{\chi }_k(\tau ,f_d)---\left(13\right)$至此，完成宽带信号目标检测。