CN109375206B - 一种基于速度搜索的运动目标测速方法 - Google Patents

一种基于速度搜索的运动目标测速方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109375206B
CN109375206B CN201811092103.XA CN201811092103A CN109375206B CN 109375206 B CN109375206 B CN 109375206B CN 201811092103 A CN201811092103 A CN 201811092103A CN 109375206 B CN109375206 B CN 109375206B
Authority
CN
China
Prior art keywords
echo
radar
speed
target
coherent accumulation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201811092103.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN109375206A (zh
Inventor
马海忠
吕科阳
陈常平
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Institute of Remote Sensing Equipment
Original Assignee
Beijing Institute of Remote Sensing Equipment
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Institute of Remote Sensing Equipment filed Critical Beijing Institute of Remote Sensing Equipment
Priority to CN201811092103.XA priority Critical patent/CN109375206B/zh
Publication of CN109375206A publication Critical patent/CN109375206A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109375206B publication Critical patent/CN109375206B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/50—Systems of measurement based on relative movement of target
    • G01S13/58—Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于速度搜索的运动目标测速方法。本发明方法首先构建基于速度搜索的运动目标测速系统，所构建的系统包括：雷达回波获取模块、回波信号处理模块、相参积累模块和目标径向速度计算模块，通过雷达回波获取模块获取目标的雷达反射回波，回波信号处理模块对雷达反射回波进行距离走动校正和脉冲压缩，相参积累模块对脉冲压缩后回波进行相参积累，目标径向速度计算模块计算目标的径向速度。本发明方法提供了一种不依赖目标多普勒频率解算的运动目标速度测量方法，具有适用范围广的优点。

Description

一种基于速度搜索的运动目标测速方法
技术领域
本发明涉及一种运动目标测速方法，特别是一种基于速度搜索的运动目标测速方法。
背景技术
雷达对运动目标速度的测量一般依据回波的多普勒频率fd与径向速度v和发射信号波长λ的关系
Figure BDA0001804633660000011
但是此方法的前提是能够通过一定的方法获得目标的多普勒频率。在实际的雷达应用中，目标的运动速度极有可能较大，使得通过测量多普勒频率来获得目标速度的传统方法受到一定限制。
发明内容
本发明目的在于提供一种基于速度搜索的运动目标测速方法，解决现有依据多普勒频率的测速方法目标速度适应范围较窄的问题。本发明所述基于速度搜索的运动目标测速方法，包括如下步骤：
(1)搭建基于速度搜索的运动目标测速系统；
(2)雷达回波获取模块获取目标的雷达反射回波；
(3)回波信号处理模块对雷达反射回波进行距离走动校正和脉冲压缩；
(4)相参积累模块对脉冲压缩后回波进行相参积累；
(5)目标径向速度计算模块计算目标的径向速度。
进一步地，所述步骤(1)中，基于速度搜索的运动目标测速系统，包括：雷达回波获取模块、回波信号处理模块、相参积累模块和目标径向速度计算模块。
进一步地，所述雷达回波获取模块用于获取目标的雷达反射回波；所述回波信号处理模块用于对雷达反射回波进行距离走动校正和脉冲压缩；所述相参积累模块用于对脉冲压缩后回波进行相参积累；所述目标径向速度计算模块用于计算目标的径向速度。
进一步地，所述步骤(2)中，脉冲雷达系统按照一定的脉冲重复周期(PRT)依次发射载频为fc的信号，所述雷达回波获取模块按照脉冲雷达系统发射信号的时间顺序依次接收雷达反射回波信号，并按照雷达应用场景，对连续的Nint条回波编为一组；该组雷达回波记为回波数据矩阵；其中n为雷达接收回波的组内编号，是小于Nint的自然数；tτ为单条回波采样的时间序列，即所谓的快时间。
进一步地，所述步骤(3)中，所述回波信号处理模块首先以间隔的一组m个速度搜索值完成距离频域-方位时域距离走动校正因子C(i，n，m)的生成，其所使用的公式如下：
Figure BDA0001804633660000021
其中，j为虚数单位；i为不大于回波距离向快速傅里叶变换(FFT)点数N_RFFT的正整数，fi为回波数据在距离频域所对应的一组频点数，Vm为m个速度搜索值，PRF为雷达所使用的脉冲重复频率。
上式中，fi的计算所使用的公式如下：
Figure BDA0001804633660000022
其中，Fs为雷达接收回波所使用的复采样率。
然后，回波信号处理模块对回波数据矩阵沿距离向做FFT运算，并对其与距离走动校正因子相乘后的结果做距离向快速傅里叶逆变换(IFFT)，完成雷达反射回波的距离走动校正和脉冲压缩，结果记为R(i，n，m)。
进一步地，所述步骤(4)中，所述相参积累模块对脉冲压缩后回波R(i，n，m)采用求和或FFT后取最大值所在的行向量的方式进行相参积累，结果记为A(i，m)。
进一步地，所述步骤(5)中，所述目标径向速度计算模块对相参积累后的数据矩阵A(i，m)做二维插值运算，使其数据输出精度满足雷达应用场景的需求；在插值后的二维矩阵中找到最大值，其所对应的速度值即为雷达所探测运动目标的速度测量值。
进一步地，所述目标径向速度计算模块对相参积累后的数据矩阵
A(i，m)做二维插值运算，具体运算公式如下：
Z(iz，mz)＝IFFT2(FFT2(A(i，m)，N_RFFT，N_AFFT)，ZR·N_RFFT，ZA·N_AFFT)
其中，N_AFFT为回波方位向快速傅里叶变换(FFT)点数，ZR为数据矩阵A(i，m)沿距离向的插值倍数，ZA为方位向的插值倍数。
采用本发明所述技术方案所具有的有益效果：
本发明在依据目标多普勒频率测速传统方法不能满足目标较大运动速度测速需求的情况下，利用目标速度真值能够使雷达回波相参积累效果最好的关系，计算运动目标于雷达间的径向速度，并可以通过插值运算，获得满足雷达应用的测速数据输出精度。该方法经过理论推导和仿真验证，可为运动目标的探测跟踪等应用提供指导。
具体实施方式
下面对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本实施方式中，所述基于速度搜索的运动目标测速方法，包括如下步骤：
(1)搭建基于速度搜索的运动目标测速系统；
具体地，基于速度搜索的运动目标测速系统，包括：雷达回波获取模块、回波信号处理模块、相参积累模块和目标径向速度计算模块；其中，
雷达回波获取模块的功能为：获取目标的雷达反射回波；
回波信号处理模块的功能为：对雷达反射回波进行距离走动校正和脉冲压缩；
相参积累模块的功能为：对脉冲压缩后回波进行相参积累；
目标径向速度计算模块的功能为：计算目标的径向速度；
(2)雷达回波获取模块获取目标的雷达反射回波；
具体地，脉冲雷达系统按照一定的脉冲重复周期(PRT)依次发射载频为fc的信号，雷达回波获取模块按照脉冲雷达系统发射信号的时间顺序依次接收雷达反射回波信号，并按照雷达应用场景，对连续的Nint条回波编为一组。该组雷达回波组成回波数据矩阵Mecho(n,tτ)。其中n为雷达接收回波的组内编号，是小于Nint的自然数；tτ为单条回波采样的时间序列，即所谓的快时间；
(3)回波信号处理模块对雷达反射回波进行距离走动校正和脉冲压缩；
具体地，回波信号处理模块首先以间隔ΔV的m个速度搜索值完成距离频域-方位时域距离走动校正因子C(i，n，m)的生成，其所使用的公式如下
Figure BDA0001804633660000051
其中，j为虚数单位；i为不大于回波距离向快速傅里叶变换(FFT)点数N_RFFT的正整数，fi为回波数据在距离频域所对应的一组频点数，Vm为m个速度搜索值，PRF为雷达所使用的脉冲重复频率。
上式中，fi的计算所使用的公式如下：
Figure BDA0001804633660000052
其中，Fs为雷达接收回波所使用的复采样率。
然后，回波信号处理模块对回波数据矩阵沿距离向做FFT运算，并对其与距离走动校正因子相乘后的结果做距离向快速傅里叶逆变换(IFFT)，完成雷达反射回波的距离走动校正和脉冲压缩，结果记为R(i，n，m)
(4)相参积累模块对脉冲压缩后回波进行相参积累；
具体地，相参积累模块对脉冲压缩后回波R(i，n，m)采用求和或FFT后取最大值所在的行向量的方式进行相参积累，结果记为A(i，m)。
(5)目标径向速度计算模块计算目标的径向速度；
具体地，目标径向速度计算模块对相参积累后的数据矩阵A(i，m)做二维插值运算，其中，所述数据矩阵A(i，m)二维插值运算公式如下：
Z(iz，mz)＝IFFT2(FFT2(A(i，m)，N_RFFT，N_AFFT)，ZR·N_RFFT，ZA·N_AFFT)
其中，N_AFFT为回波方位向快速傅里叶变换(FFT)点数，ZR为数据矩阵A(i，m)沿距离向的插值倍数，ZA为方位向的插值倍数。
二维插值运算使其数据输出精度满足雷达应用场景的需求。在插值后的二维矩阵中找到最大值，其所对应的速度值即为雷达所探测运动目标的速度测量值。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而非对实施方式的限定。对于所属技术领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍属于本发明创造的保护范围之中。

Claims (6)

1.一种基于速度搜索的运动目标测速方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)搭建基于速度搜索的运动目标测速系统；
(2)雷达回波获取模块获取目标的雷达反射回波；
(3)回波信号处理模块对雷达反射回波进行距离走动校正和脉冲压缩，其中，所述回波信号处理模块首先以间隔ΔV的一组m个速度搜索值完成距离频域-方位时域距离走动校正因子C(i，n，m)的生成，其中n为雷达接收回波的组内编号，其所使用的公式如下：
Figure FDA0003914761430000011
其中，j为虚数单位；i为不大于回波距离向快速傅里叶变换(FFT)点数N_RFFT的正整数，fi为回波数据在距离频域所对应的一组频点数，Vm为m个速度搜索值，PRF为雷达所使用的脉冲重复频率；
上式中，fi的计算所使用的公式如下：
Figure FDA0003914761430000012
其中，Fs为雷达接收回波所使用的复采样率；
然后，回波信号处理模块对回波数据矩阵沿距离向做FFT运算，并对其与距离走动校正因子相乘后的结果做距离向快速傅里叶逆变换(IFFT)，完成雷达反射回波的距离走动校正和脉冲压缩，结果记为R(i，n，m)；
(4)相参积累模块对脉冲压缩后回波进行相参积累；
(5)目标径向速度计算模块计算目标的径向速度。
2.根据权利要求1所述的基于速度搜索的运动目标测速方法，其特征在于，所述步骤(1)中，基于速度搜索的运动目标测速系统，包括：雷达回波获取模块、回波信号处理模块、相参积累模块和目标径向速度计算模块。
3.根据权利要求1或2所述的基于速度搜索的运动目标测速方法，其特征在于，所述步骤(2)中，脉冲雷达系统按照一定的脉冲重复周期(PRT)依次发射载频为fc的信号，所述雷达回波获取模块按照脉冲雷达系统发射信号的时间顺序依次接收雷达反射回波信号，并按照雷达应用场景，对连续的Nint条回波编为一组；该组雷达回波记为回波数据矩阵；其中n是小于Nint的自然数；tτ为单条回波采样的时间序列，即所谓的快时间。
4.根据权利要求1或2所述的基于速度搜索的运动目标测速方法，其特征在于，所述步骤(4)中，所述相参积累模块对脉冲压缩后回波R(i，n，m)采用求和或FFT后取最大值所在的行向量的方式进行相参积累，结果记为A(i，m)。
5.根据权利要求1或2所述的基于速度搜索的运动目标测速方法，其特征在于，所述步骤(5)中，所述目标径向速度计算模块对相参积累后的数据矩阵A(i，m)做二维插值运算，使其数据输出精度满足雷达应用场景的需求；在插值后的二维矩阵中找到最大值，其所对应的速度值即为雷达所探测运动目标的速度测量值。
6.根据权利要求5所述的基于速度搜索的运动目标测速方法，其特征在于，所述目标径向速度计算模块对相参积累后的数据矩阵A(i，m)做二维插值运算，具体运算公式如下：
Z(iz，mz)＝IFFT2(FFT2(A(i，m)，N_RFFT，N_AFFT)，ZR·N_RFFT，ZA·N_AFFT)
其中，N_AFFT为回波方位向快速傅里叶变换(FFT)点数，ZR为数据矩阵A(i,m)沿距离向的插值倍数，ZA为方位向的插值倍数。
CN201811092103.XA 2018-09-19 2018-09-19 一种基于速度搜索的运动目标测速方法 Active CN109375206B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811092103.XA CN109375206B (zh) 2018-09-19 2018-09-19 一种基于速度搜索的运动目标测速方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811092103.XA CN109375206B (zh) 2018-09-19 2018-09-19 一种基于速度搜索的运动目标测速方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109375206A CN109375206A (zh) 2019-02-22
CN109375206B true CN109375206B (zh) 2023-01-06

Family

ID=65405009

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811092103.XA Active CN109375206B (zh) 2018-09-19 2018-09-19 一种基于速度搜索的运动目标测速方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109375206B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110297219B (zh) * 2019-07-11 2021-09-14 北京遥感设备研究所 一种基于以太网数据传输的fpga相参性测试方法
CN111198355B (zh) * 2020-01-15 2023-03-10 西安电子科技大学 基于fpga的pcr回波信号处理系统及方法
CN111352085B (zh) * 2020-04-29 2023-06-27 北京国鼎源创智能科技有限公司 脉冲多普勒雷达信号处理性能及计算资源使用判定系统
CN115629552B (zh) * 2022-03-18 2023-07-07 北京遥感设备研究所 射频探测系统主要目标识别全链路模型校验方法及装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5251591B2 (ja) * 2009-02-24 2013-07-31 日本電気株式会社 パルス圧縮装置
AU2010340812B2 (en) * 2010-01-11 2014-05-15 Bae Systems Plc Pulse radar range profile motion compensation
CN101825707B (zh) * 2010-03-31 2012-07-18 北京航空航天大学 基于Keystone变换和相参积累的单脉冲测角方法
CN106597429A (zh) * 2017-01-24 2017-04-26 成都泰格微电子研究所有限责任公司 一种基于雷达信号处理系统的速度跟踪子系统
CN106970371B (zh) * 2017-04-28 2019-05-14 电子科技大学 一种基于Keystone和匹配滤波的目标检测方法
CN107329138B (zh) * 2017-08-07 2020-07-17 电子科技大学 一种pd雷达距离走动校正与相参积累检测方法
CN107561508B (zh) * 2017-08-24 2020-12-29 电子科技大学 一种用于匀加速运动目标的相参积累检测方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN109375206A (zh) 2019-02-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109375206B (zh) 一种基于速度搜索的运动目标测速方法
CN103176178B (zh) 雷达动目标Radon-分数阶傅里叶变换长时间相参积累检测方法
CN107843892B (zh) 一种基于最小二乘法的高速目标多普勒测速方法
CN103675759B (zh) 一种改进的分数阶傅里叶变换机动弱目标检测方法
CN102998672B (zh) 基于相干化处理的步进频率isar成像方法
CN106646373B (zh) 基于浅海多途到达角和到达时延的近距离声源联合定位方法
CN104898119B (zh) 一种基于相关函数的动目标参数估计方法
CN107132534B (zh) 一种高速雷达目标频域检测的优化方法
CN103323829A (zh) 基于Radon-分数阶模糊函数的雷达动目标长时间相参积累检测方法
CN106291516B (zh) 一种声呐应答式干扰的剔除方法
CN109164438A (zh) 一种基于lfm相干脉冲串的到达时间和到达频率的联合估计方法
Yuan et al. Application research of keystone transform in weak high-speed target detection in low-PRF narrowband chirp radar
CN106468772A (zh) 一种基于距离‑多普勒量测的多站雷达人体跟踪方法
CN105044725A (zh) 利用抹香鲸叫声的水下目标隐蔽测距方法及装置
CN114114197A (zh) 多普勒模糊度的计算方法、多普勒速度的计算方法及装置
CN106526577A (zh) 一种利用合作声源信息的阵形估计方法
CN111044987B (zh) 基于汽车雷达的环境目标速度解模糊方法、系统及介质
CN106199578B (zh) 高超声速目标测速方法
CN102928826A (zh) 基于重构信号和时间采样的空中机动目标检测方法
CN115685169B (zh) 基于宽带keystone变换的水声弱运动目标检测方法
CN115407279A (zh) 一种脉冲压缩雷达距离多普勒耦合误差补偿方法
Wang et al. Robust TDOA/FDOA estimation from emitter signals for hybrid localization using UAVs
CN117647811B (zh) 运动目标参数估计与重定位方法、系统、终端及存储介质
CN115372913B (zh) 一种目标距离走动快速补偿方法
CN113567950B (zh) 一种毫米波雷达距离速度谱估计方法及系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant