CN112068117A - 基于pd检测的精确测速修正方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于PD检测的精确测速修正方法及系统，包括如下步骤：对脉组S1内的多个脉冲进行FFT目标检测和速度粗测，生成目标的速度粗测值；计算目标位置处相邻脉组间的FFT相位差；通过所述FFT相位差计算所述速度粗测值对应的速度修正值；根据所述速度修正值对所述速度粗测值进行修正生成目标速度精确测量值。本发明通过目标位置处脉组间的相参信息，即FFT相位差，对目标的速度进行修正，能够实现目标速度的精确测量，且测速修正精度不受脉组内脉冲个数的制约，此外本发明计算量小、易于工程实现。

Description

基于PD检测的精确测速修正方法及系统
技术领域
本发明涉及信号处理领域，具体地，涉及基于PD(脉冲多普勒，pulse doppler)检测的精确测速修正方法及系统。
背景技术
PD处理通过窄带滤波器组或者窄带跟踪器，可以把某一特定多普勒频移目标从频域检测出来，具有较强的抗地物杂波与抗消极干扰能力，是一种较先进的雷达体制，被广泛应用在机载雷达和地面雷达。
搜索或搜跟体制下的雷达，由于要完成空域搜索或边搜边跟等任务，其资源调度时间分配到每个波束空域的时间片非常少，同时考虑检测的可靠性，在波位内往往采用多脉组检测，通过2/3、4/7检测准则可有效降低虚警率，这些因素导致波位内每个脉组获得的脉冲数非常有限，脉冲数的减少制约了信号处理的速度分辨力和速度估计精度，导致输出目标速度信息与真实值具有较大的偏差，影响后续的跟踪效能。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于PD检测的精确测速修正方法及系统。
根据本发明提供的基于PD检测的精确测速修正方法，包括如下步骤：
步骤S1：对脉组S1内的多个脉冲进行FFT(快速傅里叶变换，fast Fouriertransform)目标检测和速度粗测，生成目标的速度粗测值；
步骤S2：仅计算过一维恒虚警检测(CFAR：Constant False Alarm Rate)检测门限的目标位置处相邻脉组间的FFT相位差；
步骤S3：通过所述FFT相位差计算所述速度粗测值对应的速度修正值；
步骤S4：根据所述速度修正值对所述速度粗测值进行修正生成目标速度精确测量值。
优选地，在进行所述FFT目标检测其时，FFT变换表达式为：
SF1(k，l)＝FFT(S1(1：N，l)，N)，K＝0：N-1
其中，N为脉组S1内的脉冲总数，n为脉冲序号，l为距离维采样点；S1(n，l)为脉组S1内沿着距离维对齐的第n个脉冲回波数据，K为傅里叶变化后的离散频点；
对SF1(k，l)沿着距离维做一维CFAR检测和过门限检测，记录目标的峰值位置、谱线信息为(k0，l0)，则目标速度的粗测值v0：
Figure BDA0002677788770000021
其中，c为光速，f0为射频的中心频率，T为脉冲重复时间。
优选地，仅对步骤2中过一维CFAR检测门限的目标计算相邻脉组脉组S1、脉组S2间的FFT相位差φ(k0，l0)，计算公式为：
Figure BDA0002677788770000023
SF1(k0，l0)为脉组S1的FFT变换值，SF2(k0，l0)为脉组S2的FFT变换值。
优选地，在步骤S3中所述速度修正值Δv为：
Figure BDA0002677788770000022
优选地，步骤S4中，所述目标速度值v为：v＝v0+Δv。
根据本发明提供的基于PD检测的精确测速修正系统，包括如下模块：
速度粗测值生成模块，用于获取多个脉组，对一脉组进行FFT目标检测和速度粗测，生成目标的速度粗测值；
相位差计算模块，仅对速度粗测值生成模块中过一维CFAR检测门限的目标计算相邻脉组间FFT相位差；
速度修正值生成模块，用于通过所述脉组间FFT相位差计算所述速度粗测值对应的速度修正值；
目标精确速度值生成模块，用于根据所述速度修正值对所述速度粗测值进行修正生成目标速度精确测量值。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明仅对过一维CFAR检测门限的目标位置处脉组间相参信息进行计算，即FFT相位差，对目标的速度进行修正，能够实现目标速度的精确测量，且测速修正精度不受脉组内脉冲个数的制约，此外本发明计算量小、易于工程实现。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明实施例基于PD检测的精确测速修正方法的步骤流程图；
图2为本发明实例中脉组S1和脉组S2内各脉冲的匹配图；
图3为本发明实例中脉组S1和脉组S2目标位置的FFT检测图；
图4为本发明实例中估算的速度修正值图；
图5为本发明实例中采用修正方法与理论值的对比图；
图6为本发明实施例基于PD检测的精确测速修正系统的模块示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
图1为本发明实施例基于PD检测的精确测速修正方法的步骤流程图，如图1所示，本发明提供的基于PD检测的精确测速修正方法，包括如下步骤：
步骤S1：对脉组S1内的多个脉冲进行FFT目标检测和速度粗测，生成目标的速度粗测值；
步骤S2：仅计算过一维CFAR检测门限的目标位置处相邻脉组间FFT相位差；
步骤S3：通过所述FFT相位差计算所述速度粗测值对应的速度修正值；
步骤S4：根据所述速度修正值对所述速度粗测值进行修正，生成目标速度精确测量值。
在本发明实施例中，在进行所述FFT目标检测其时，FFT变换表达式为：
SF1(k，l)＝FFT(S1(1：N，l)，N)，K＝0：N-1
其中，N为脉组S1内的脉冲总数，n为脉冲序号，l为距离维采样点；S1(n，l)为脉组S1内沿着距离维对齐的第n个脉冲回波数据，K为傅里叶变化后的离散频点；
对SF1(k，l)沿着距离维做一维CFAR检测和过门限检测，记录目标的峰值位置、谱线信息为(k0，l0)，则目标速度的粗测值v0：
Figure BDA0002677788770000041
其中，c为光速，f0为射频的中心频率，T为脉冲重复时间。
图2为本发明实例中脉组S1和脉组S2内各脉冲的匹配图，如图2所示，记录目标的峰值位置，在第800离散采样点。
图3为本发明实例中脉组S1和脉组S2目标位置的FFT检测图，如图3所示，对SF1(k，l)沿着距离维做一维CFAR和过门限检测，记录目标的峰值位置和谱线信息(k0，l0)，设模拟输入目标在第800采样点，速度52.5m/s，对目标峰值位置进行FFT检测，16脉冲下理论计算的估计精度5.86m/s，由于目标速度介于FFT相邻两根离散谱线之间，导致目标在相邻两根谱线都有较高峰值，其速度估计误差精度大于理论值。仿真结果表明，基于FFT检测的速度粗测值为v0＝46.88m/s，测量误差5.92m/s。
图4为本发明实例中估算的速度修正值图，如图4所示，仅计算步骤2中过一维CFAR检测门限目标位置处的相邻脉组脉组S1、脉组S2间FFT相位差φ(k0，l0)，其计算公式为：
Figure BDA0002677788770000043
SF1(k0，l0)为脉组S1的FFT变换值，SF2(k0，l0)为脉组S2的FFT变换值。
在步骤S3中所述速度修正值Δv为：
Figure BDA0002677788770000042
本发明实例仿真计算的修正值为Δv＝5.66m/s。
在本发明实施例中，步骤S4中，所述目标速度值v为：v＝v0+Δv。
图5为本发明实例中采用修正方法与理论值的对比图，如图5所示，设定的目标速度为52.5m/s，基于FFT峰值检测粗测值为46.88m/s，进行精确修正v＝v0+Δv，通过本方法计算速度值为52.54m/s，修正后的误差仅为0.04m/s。
图6为本发明实施例基于PD检测的精确测速修正系统的模块示意图，如图6所示，本发明提供的基于PD检测的精确测速修正系统，包括如下模块：
速度粗测值生成模块101，对脉组S1内的多个脉冲进行FFT目标检测和速度粗测，生成目标的速度粗测值；
相位差计算模块102，仅计算过一维CFAR检测门限的目标位置处相邻脉组间的FFT相位差；
速度修正值生成模块103，用于通过所述脉组间FFT相位差计算所述速度粗测值对应的速度修正值；
目标精确速度值生成模块104，用于根据所述速度修正值对所述速度粗测值进行修正，生成目标速度精确测量值。
本发明实施例中，仅计算过一维CFAR检测门限的目标位置处脉组间的相参信息，即FFT相位差，对目标的速度进行修正，能够实现目标速度的精确测量，且测速修正精度不受脉组内脉冲个数的制约，此外本发明计算量小、易于工程实现。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (6)

1.一种基于PD检测的精确测速修正方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1：对脉组S1内的多个脉冲进行FFT目标检测和速度粗测，生成目标的速度粗测值；
步骤S2：仅计算过一维CFAR检测门限的目标位置处相邻脉组间的FFT相位差；
步骤S3：通过所述FFT相位差计算所述速度粗测值对应的速度修正值；
步骤S4：根据所述速度修正值对所述速度粗测值进行修正，生成目标速度精确测量值。
2.根据权利要求1所述的基于PD检测的精确测速修正方法，其特征在于，对脉组S1内的多个脉冲进行FFT目标检测时，其FFT变换表达式为：
SF1(k，l)＝FFT(S1(1：N，l)，N)，K＝0：N-1
其中，N为脉组S1内的脉冲总数，n为脉冲序号，l为距离维采样点；S1(n，l)为脉组S1内沿着距离维对齐的第n个脉冲回波数据，K为傅里叶变化后的离散频点；
对SF1(k，l)沿着距离维做一维CFAR检测和过门限检测，记录目标的峰值位置、谱线信息为(k0，l0)，则目标速度的粗测值v0：
Figure FDA0002677788760000011
其中，c为光速，f0为射频的中心频率，T为脉冲重复时间。
3.根据权利要求1所述的基于PD检测的精确测速修正方法，其特征在于，仅对步骤2中过一维CFAR检测门限的目标计算相邻脉组脉组S1、脉组S2间的FFT相位差φ(k0，l0)，计算公式为：
Figure FDA0002677788760000012
SF1(k0，l0)为脉组S1的FFT变换值，SF2(k0，l0)为脉组S2的FFT变换值。
4.根据权利要求2所述的基于PD检测的精确测速修正方法，其特征在于，在步骤S3中所述速度修正值Δv为：
Figure FDA0002677788760000021
5.根据权利要求4所述的基于PD检测的精确测速修正方法，其特征在于，步骤S4中，所述目标速度值v为：v＝v0+Δv。
6.一种基于PD检测的精确测速修正系统，其特征在于，包括如下模块：
速度粗测值生成模块，对脉组S1进行FFT目标检测和速度粗测，生成目标的速度粗测值；
相位差计算模块，仅对速度粗测值生成模块中过一维CFAR检测门限的目标计算相邻脉组间FFT相位差；
速度修正值生成模块，用于通过所述脉组间FFT相位差计算所述速度粗测值对应的速度修正值；
目标精确速度生成模块，用于根据所述速度修正值对所述速度粗测值进行修正，生成目标速度精确测量值。
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