CN114047502A - 一种针对高速机动目标的相参积累方法及相参积累系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于雷达信号处理技术领域，具体地说，涉及一种针对高速机动目标的相参积累方法，该方法包括：雷达接收机接收目标回波信号，对目标回波信号进行脉冲压缩处理，得到脉冲压缩后的回波信号，对脉冲压缩后的回波信号做快速傅里叶变换，得到距离频率信号；对距离频率信号在距离频率域进行二阶Keystone变换，得到二阶Keystone变换后信号；基于二阶Keystone变换后信号，构造对称自相关函数和变尺度傅立叶变换，构造第一补偿函数，继而进行快速逆傅里叶变换和吕变换，得到目标的径向初始速度和初始加速度，构建第二补偿函数，继而进行快速逆傅里叶变换和快速傅里叶变换，进行相参积累；对目标的相参积累结果进行目标检测。

Description

一种针对高速机动目标的相参积累方法及相参积累系统
技术领域
本发明属于雷达信号处理和雷达机动目标检测技术领域，具体地说，涉及一种针对高速机动目标的相参积累方法及相参积累系统。
背景技术
在现代雷达技术发展中，对于高速机动目标的检测一直都是一个难点问题，这一类目标往往会导致雷达回波微弱，信噪比降低，从而降低雷达检测性能。为了提高检测概率，在不改变雷达硬件参数的情况下，延长雷达的照射时间无疑是一种简单而有效的方法，然后在长时间相参积累过程中，会使各个回波脉冲的包络无法对其造成主瓣的展宽和积累峰值的下降，并使目标积累的能量在多普勒域中发生扩散，从而引起距离徙动和多普勒扩散。为了解决上述问题，许稼等(参加文献[1]：J.Xu,J.Yu,Y.N.Peng,X.G.Xia,“Radon-Fourier Transform for Radar Target Detection,I:Generalized Doppler FilterBank,”IEEE Trans.Aerosp.Electron.Syst.47(2011)1186–1202.)提出了基于Radon傅立叶变换的相参积累算法。该方法通过距离和速度联合搜索来消除线性距离走动的影响，但是，由于需要进行二维参数搜索，计算量大和计算复杂度高是该算法在工程应用中的一大限制。
李小龙等(参见文献[2]：X.L.Li,G.L.Cui,L.J.Kong,W.Yi,“Fast Non-SearchingMethod for Maneuvering Target Detection and Motion Parameters Estimation,”IEEE Trans.Signal Process.64(2016)2232–2244.)提出了基于相邻自相关函数和吕变换的方法来解决距离徙动和多普勒扩散，但是，由于相邻自相关函数的运用导致该方法抗噪性能较低。
另外，现有的方法无法在积累目标能量的同时估计出高速机动目标运动参数，且需要进行参数搜索，不便于雷达信号实时处理，不利于工程实现；还不能对矫正距离徙动和多普勒扩散，无法有效的提升雷达回波信噪比，从而降低了雷达对目标的检测性能。
发明内容
为解决现有技术存在的上述缺陷，本发明提出了一种针对高速机动目标的相参积累方法，具体涉及一种便捷的、计算复杂度较低的长时间相参积累方法，该方法包括：
雷达采用线性调频信号作为发射信号，雷达接收机接收目标回波信号，对目标回波信号进行脉冲压缩处理，得到脉冲压缩后的回波信号，以快时间t为变量，对脉冲压缩后的回波信号做快速傅里叶变换，得到距离频率信号；
对距离频率信号在距离频率域进行二阶Keystone变换，得到二阶Keystone变换后信号；
基于二阶Keystone变换后信号，构造对称自相关函数和变尺度傅立叶变换，估计目标的初始径向距离，并基于该估计目标的初始径向距离，构造第一补偿函数，继而进行快速逆傅里叶变换和吕变换，得到目标的径向初始速度和初始加速度，基于上述结果，构建第二补偿函数，继而进行快速逆傅里叶变换和快速傅里叶变换，进行相参积累，得到目标的相参积累结果；
对目标的相参积累结果进行目标检测。
作为上述技术方案的改进之一，所述雷达采用线性调频信号作为发射信号，雷达接收机接收目标回波信号，对目标回波信号进行下变频和脉冲压缩处理，得到脉冲压缩后的回波信号，以快时间t为变量，对脉冲压缩后的回波信号做快速傅里叶变换，得到距离频率信号；其具体实现过程为：
假设雷达发射机发射线性调频信号str，并将其作为发射信号str(t)：
Figure BDA0003312921430000021
其中，
Figure BDA0003312921430000022
表示矩形窗函数；其中，
Figure BDA0003312921430000023
其中，t表示快时间，Tp表示脉冲宽度；
exp[·]表示以自然对数e为底的指数函数；
Figure BDA0003312921430000024
表示虚数；fc和γ分别表示发射信号的载频和调频率；
目标与雷达在tm的瞬时距离为r(tm)：
Figure BDA0003312921430000025
其中，tm＝nT(n＝1,2,…,N)是慢时间，N为发射脉冲数，T是脉冲重复间隔；r0为目标的径向初始距离；v0为目标的径向初始速度；a0为目标的径向初始加速度；
对接收机所接收到的目标回波信号进行下变频，得到下变频后的回波信号sre(t,tm)：
Figure BDA0003312921430000031
其中，A0为接收的目标回波信号的信号幅度，λ是发射电磁波的波长，λ＝c/fc；c为光速；
对下变频后的回波信号sre(t,tm)进行脉冲压缩，得到脉冲压缩后的回波信号s(t,tm)，并以快时间t为变量，对脉冲压缩后的回波信号s(t,tm)做快速傅里叶变换，得到距离频率信号S(f,tm)：
Figure BDA0003312921430000032
其中，A1是脉冲压缩后的回波信号的幅度；B表示发射脉冲的脉冲宽度；f表示距离频率，vr是目标的不模糊速度，vr＝v0-nkvam；vam是目标的模糊速度，vam＝λ/2T；nk是目标速度的模糊整数。
作为上述技术方案的改进之一，所述对脉冲压缩后的回波信号在距离频率域进行二阶Keystone变换，得到二阶Keystone变换后信号；其具体过程为：
对距离频率信号S(f,tm)中的慢时间tm进行变量代换：
Figure BDA0003312921430000033
其中，tn为变量代换后新的慢时间变量；
得到二阶Keystone变换后信号S(f,tn)：
Figure BDA0003312921430000041
其中，ve为二阶Keystone变换后对应的速度变量，
Figure BDA0003312921430000042
作为上述技术方案的改进之一，所述基于二阶Keystone变换后信号，构造对称自相关函数和变尺度傅立叶变换，估计目标的初始径向距离，并基于该估计目标的初始径向距离，构造第一补偿函数，继而进行快速逆傅里叶变换和吕变换，得到目标的径向初始速度和初始加速度，基于上述结果，构建第二补偿函数，继而进行快速逆傅里叶变换和快速傅里叶变换，进行相参积累，得到目标的相参积累结果；其具体过程为：
基于二阶Keystone变换后信号S(f,tn)，构造对称自相关函数Q(f,fn,tn)：
Figure BDA0003312921430000043
其中，fn为与距离频率f相关的偏移频率；ve为二阶Keystone变换后对应的速度变量；S(f+fn,tn)为S(f,tn)偏移fn后的信号；S*(f-fn,tn)为S(f,tn)偏移fn后的复共轭信号；
在距离频率f上的目标能量通过直接相加得到积累，得到积累后的数据Q(fn,tn)：
Figure BDA0003312921430000044
其中，Q(f,fn,tn)为对称自相关函数；SUMf[·]表示沿着距离频率f轴直接相加；P是相加后得到积累的信号幅度；
对Q(fn,tn)进行变尺度傅立叶变换，得到变尺度傅立叶变换后的数据U(fn,fsd)：
Figure BDA0003312921430000051
其中，fsd是相对于tn的变尺度多普勒频率；ζ是缩放因子；
对变尺度傅立叶变换后的数据U(fn,fsd)沿着fn进行快速傅里叶逆变换，得到逆变换后的数据U(tr,fsd)：
Figure BDA0003312921430000052
其中，
Figure BDA0003312921430000053
为沿着fn进行快速傅里叶逆变换；tr是相对于fn的快时间；A2是快速逆傅里叶变换后的信号幅度；
从上式看出，r0和ve在tr-fsd的二维平面进行峰值检测，并估计出目标的估计初始径向距离
Figure BDA0003312921430000054
和估计速度
Figure BDA0003312921430000055
Figure BDA0003312921430000056
其中，
Figure BDA0003312921430000057
是目标的估计初始径向距离，即r0的估计值，
Figure BDA0003312921430000058
是目标的估计速度，即ve的估计值，
Figure BDA0003312921430000059
为峰值对应的坐标；其中，
Figure BDA00033129214300000510
为tr的估计值；
Figure BDA00033129214300000511
为fsd的估计值；
基于得到的
Figure BDA00033129214300000512
构造第一补偿函数
Figure BDA00033129214300000513
Figure BDA00033129214300000514
其中，
Figure BDA0003312921430000061
是ve的估计值；
将第一补偿函数
Figure BDA0003312921430000062
与二阶Keystone变换后信号S(f,tn)相乘得到补偿后的信号S1(f,tn)：
Figure BDA0003312921430000063
其中，f为距离频率；B为发射脉冲的脉冲宽度；c为光速；r0为目标的径向初始距离；a0为目标的径向初始加速度；λ为发射电磁波的波长；vr为目标的不模糊速度；tn为变量代换后新的慢时间变量；
对S1(f,tn)沿着f轴进行快速逆傅里叶变换，得到变换后的信号s1(t,tn)：
Figure BDA0003312921430000064
其中，A3是快速逆傅里叶变换后的信号幅度；
根据得到的
Figure BDA0003312921430000065
从s1(t,tn)中提取和得到目标的方位向信号s(tn)：
Figure BDA0003312921430000066
对提取得到的方位向信号s(tn)进行吕变换，得到吕变换后的信号L(fL,η)：
Figure BDA0003312921430000067
其中，A4是吕变换后的信号L(fL,η)的信号幅度；b是时间延迟常数，b＝1；h是尺度因子，h＝1；fL为吕变换中尺度慢时间对应的频率；η为吕变换中延迟时间对应的频率；
获取L(fL,η)的峰值点坐标
Figure BDA0003312921430000071
进而估计得到目标的估计速度
Figure BDA0003312921430000072
和目标的估计加速度
Figure BDA0003312921430000073
具体地，根据该峰值点坐标所对应的峰值频率
Figure BDA0003312921430000074
得到目标的不模糊速度
Figure BDA0003312921430000075
根据该峰值点坐标所对应的频率峰值
Figure BDA0003312921430000076
计算目标相对雷达的径向加速度
Figure BDA0003312921430000077
同时得到目标的径向速度
Figure BDA0003312921430000078
Figure BDA0003312921430000079
其中，round()表示通过四舍五入方式取整；
基于上述估计得到的目标的估计速度
Figure BDA00033129214300000710
和目标的估计加速度
Figure BDA00033129214300000711
构建第二补偿函数
Figure BDA00033129214300000712
Figure BDA00033129214300000713
将二阶Keystone变换后信号S(f,tn)和第二补偿函数
Figure BDA00033129214300000714
相乘，并沿着距离频率f和变量代换后新的慢时间变量tn分别做快速逆傅里叶变换和快速傅立叶变换，得到目标的相参积累结果S(t,fd)：
Figure BDA00033129214300000715
其中，A6i为目标相参积累后的信号幅度；fd为多普勒频率。
作为上述技术方案的改进之一，所述对目标的相参积累结果进行目标检测；其具体过程为：
对目标的相参积累结果S(t,fd)进行目标检测；
如果相参积累结果S(t,fd)的积累峰值小于预设门限值，则判定未检测到目标；
如果相参积累结果S(t,fd)的积累峰值大于或等于预设门限值，则判定检测到目标。
本发明还提供了一种针对高速机动目标的相参积累系统，该系统包括：
脉冲压缩模块，用于雷达采用线性调频信号作为发射信号，雷达接收机接收目标回波信号，对目标回波信号进行脉冲压缩处理，得到脉冲压缩后的回波信号，以快时间tr为变量，对脉冲压缩后的回波信号做快速傅里叶变换，得到距离频率信号；
二阶变换模块，用于对距离频率信号在距离频率域进行二阶Keystone变换，得到二阶Keystone变换后信号；
相参积累模块，用于基于二阶Keystone变换后信号，构造对称自相关函数和变尺度傅立叶变换，估计目标的初始径向距离，并基于该估计目标的初始径向距离，构造第一补偿函数，继而进行快速逆傅里叶变换和吕变换，得到目标的径向初始速度和初始加速度，基于上述结果，构建第二补偿函数，继而进行快速逆傅里叶变换和快速傅里叶变换，进行相参积累，得到目标的相参积累结果；和
目标检测模块，用于对目标的相参积累结果进行目标检测。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
本发明的方法不仅能在积累目标能量的同时估计出高速机动目标运动参数，而且不需要进行参数搜索，计算复杂度低，便于雷达信号实时处理，有利于工程实现；还能对矫正距离徙动和多普勒扩散，有效的提升雷达回波信噪比，从而提高雷达对目标的检测性能。
附图说明
图1是本发明的一种针对高速机动目标的相参积累方法的流程图；
图2是图1的方法的雷达接收到的信号脉冲压缩后的结果示意图；
图3是图1的方法的自相关函数和变尺度傅立叶变换后的结果示意图；
图4是图1的方法的矫正距离徙动后的结果示意图；
图5是图1的方法的吕变换后的结果示意图；
图6是图1的方法的目标相参积累示意图。
具体实施方式
现结合附图和实例对本发明作进一步的描述。
如图1所示，本发明提供了一种针对高速机动目标的相参积累方法，该方法包括：
雷达采用线性调频信号作为发射信号，雷达接收机接收目标回波信号，对目标回波信号进行脉冲压缩处理，得到脉冲压缩后的回波信号，以快时间tr为变量，对脉冲压缩后的回波信号做快速傅里叶变换，得到距离频率信号；
具体地，假设雷达发射机发射线性调频信号str，并将其作为发射信号str(t)：
Figure BDA0003312921430000091
其中，
Figure BDA0003312921430000092
表示矩形窗函数；其中，
Figure BDA0003312921430000093
其中，t表示快时间，Tp表示脉冲宽度；
exp[·]表示以自然对数e为底的指数函数；
Figure BDA0003312921430000094
表示虚数；fc和γ分别表示发射信号的载频和调频率；
目标与雷达在tm的瞬时距离为r(tm)：
Figure BDA0003312921430000095
其中，tm＝nT(n＝1,2,…,N)是慢时间，N为发射脉冲数，T是脉冲重复间隔；r0为目标的径向初始距离；v0为目标的径向初始速度；a0为目标的径向初始加速度；
对接收机所接收到的目标回波信号进行下变频，得到下变频后的回波信号sre(t,tm)：
Figure BDA0003312921430000096
其中，A0为接收的目标回波信号的信号幅度，λ是发射电磁波的波长，λ＝c/fc；c为光速；对目标回波信号进行下变频的目的在于去除原有的发射信号的载波频率，方便后续对信号的处理；
对下变频后的回波信号sre(t,tm)进行脉冲压缩，得到脉冲压缩后的回波信号s(t,tm)，并以快时间t为变量，对脉冲压缩后的回波信号s(t,tm)做快速傅里叶变换，得到距离频率信号S(f,tm)：
Figure BDA0003312921430000101
其中，A1是脉冲压缩后的回波信号的幅度；B表示发射脉冲的脉冲宽度；f表示距离频率，vr是目标的不模糊速度，vr＝v0-nkvam；vam是目标的模糊速度，vam＝λ/2T；nk是目标速度的模糊整数。
对距离频率信号在距离频率域进行二阶Keystone变换，得到二阶Keystone变换后信号；
具体地，对距离频率信号S(f,tm)中的慢时间tm进行变量代换：
Figure BDA0003312921430000102
其中，tn为变量代换后新的慢时间变量；
得到二阶Keystone变换后信号S(f,tn)：
Figure BDA0003312921430000103
其中，ve为二阶Keystone变换后对应的速度变量，
Figure BDA0003312921430000111
基于二阶Keystone变换后信号，构造对称自相关函数和变尺度傅立叶变换，估计目标的初始径向距离，并基于该估计目标的初始径向距离，构造第一补偿函数，继而进行快速逆傅里叶变换和吕变换，得到目标的径向初始速度和初始加速度，基于上述结果，构建第二补偿函数，继而进行快速逆傅里叶变换和快速傅里叶变换，进行相参积累，得到目标的相参积累结果；
具体地，基于二阶Keystone变换后信号S(f,tn)，构造对称自相关函数Q(f,fn,tn)：
Figure BDA0003312921430000112
其中，fn为与距离频率f相关的偏移频率；ve为二阶Keystone变换后对应的速度变量；S(f+fn,tn)为S(f,tn)偏移fn后的信号；S*(f-fn,tn)为S(f,tn)偏移fn后的复共轭信号；
在距离频率f上的目标能量通过直接相加得到积累，得到积累后的数据Q(fn,tn)：
Figure BDA0003312921430000113
其中，Q(f,fn,tn)为对称自相关函数；f为距离频率；fn为与距离频率f相关的偏移频率；r0为目标的径向初始距离；ve为二阶Keystone变换后对应的速度变量；SUMf[·]表示沿着距离频率f轴直接相加；P是相加后得到积累的信号幅度；
对Q(fn,tn)进行变尺度傅立叶变换，得到变尺度傅立叶变换后的数据U(fn,fsd)：
Figure BDA0003312921430000121
其中，fsd是相对于tn的变尺度多普勒频率；ζ是缩放因子；
对变尺度傅立叶变换后的数据U(fn,fsd)沿着fn进行快速傅里叶逆变换，得到逆变换后的数据U(tr,fsd)：
Figure BDA0003312921430000122
其中，
Figure BDA0003312921430000123
为沿着fn进行快速傅里叶逆变换；tr是相对于fn的快时间；A2是快速逆傅里叶变换后的信号幅度；
从上式可以看出，r0和ve可以在tr-fsd的二维平面进行峰值检测，并估计出目标的估计初始径向距离
Figure BDA0003312921430000124
和估计速度
Figure BDA0003312921430000125
Figure BDA0003312921430000126
其中，
Figure BDA0003312921430000127
是目标的估计初始径向距离，即r0的估计值，
Figure BDA0003312921430000128
是目标的估计速度，即ve的估计值，
Figure BDA0003312921430000129
为峰值对应的坐标；其中，
Figure BDA00033129214300001210
为tr的估计值；
Figure BDA00033129214300001211
为fsd的估计值；
基于得到的
Figure BDA00033129214300001212
构造第一补偿函数
Figure BDA00033129214300001213
Figure BDA00033129214300001214
将第一补偿函数
Figure BDA00033129214300001215
与二阶Keystone变换后信号S(f,tn)相乘得到补偿后的信号S1(f,tn)：
Figure BDA0003312921430000131
其中，f为距离频率；B为发射脉冲的脉冲宽度；c为光速；r0为目标的径向初始距离；a0为目标的径向初始加速度；λ为发射电磁波的波长；vr为目标的不模糊速度；tn为变量代换后新的慢时间变量；
对S1(f,tn)沿着f轴进行快速逆傅里叶变换，得到变换后的信号s1(t,tn)：
Figure BDA0003312921430000132
其中，t为快时间；A3是快速逆傅里叶变换后的信号幅度；
从s1(t,tn)可以看到，目标的距离徙动得到了矫正，并且分布于同一距离单元格内，进而根据得到的
Figure BDA0003312921430000133
从s1(t,tn)中提取和得到目标的方位向信号s(tn)：
Figure BDA0003312921430000134
对提取得到的方位向信号s(tn)进行吕变换，得到吕变换后的信号L(fL,η)：
Figure BDA0003312921430000135
其中，A4是吕变换后的信号L(fL,η)的信号幅度；b是时间延迟常数，b＝1；h是尺度因子，h＝1；fL为吕变换中尺度慢时间对应的频率；η为吕变换中延迟时间对应的频率；
获取L(fL,η)的峰值点坐标
Figure BDA0003312921430000141
进而估计得到目标的估计速度
Figure BDA0003312921430000142
和目标的估计加速度
Figure BDA0003312921430000143
具体地，根据该峰值点坐标所对应的峰值频率
Figure BDA0003312921430000144
得到目标的不模糊速度
Figure BDA0003312921430000145
根据该峰值点坐标所对应的频率峰值
Figure BDA0003312921430000146
计算目标相对雷达的径向加速度
Figure BDA0003312921430000147
同时得到目标的径向速度
Figure BDA0003312921430000148
Figure BDA0003312921430000149
其中，vam＝λ/2T；round()表示通过四舍五入方式取整；
基于上述估计得到的目标的估计速度
Figure BDA00033129214300001410
和目标的估计加速度
Figure BDA00033129214300001411
构建第二补偿函数
Figure BDA00033129214300001412
Figure BDA00033129214300001413
将二阶Keystone变换后信号S(f,tn)和第二补偿函数
Figure BDA00033129214300001414
相乘，并沿着距离频率f和变量代换后新的慢时间变量tn分别做快速逆傅里叶变换和快速傅立叶变换，得到目标的相参积累结果S(t,fd)：
Figure BDA00033129214300001415
其中，A6i为目标相参积累后的信号幅度；fd为多普勒频率。
对目标的相参积累结果进行目标检测。
具体地，对目标的相参积累结果S(t,fd)进行目标检测；
如果相参积累结果S(t,fd)的积累峰值小于预设门限值，则判定未检测到目标；
如果相参积累结果S(t,fd)的积累峰值大于或等于预设门限值，则判定检测到目标。
本发明还提了一种针对高速机动目标的相参积累系统，该系统包括：
脉冲压缩模块，用于雷达采用线性调频信号作为发射信号，雷达接收机接收目标回波信号，对目标回波信号进行脉冲压缩处理，得到脉冲压缩后的回波信号，以快时间tr为变量，对脉冲压缩后的回波信号做快速傅里叶变换，得到距离频率信号；
二阶变换模块，用于对距离频率信号在距离频率域进行二阶Keystone变换，得到二阶Keystone变换后信号；
相参积累模块，用于基于二阶Keystone变换后信号，构造对称自相关函数和变尺度傅立叶变换，估计目标的初始径向距离，并基于该估计目标的初始径向距离，构造第一补偿函数，继而进行快速逆傅里叶变换和吕变换，得到目标的径向初始速度和初始加速度，基于上述结果，构建第二补偿函数，继而进行快速逆傅里叶变换和快速傅里叶变换，进行相参积累，得到目标的相参积累结果；和
目标检测模块，用于对目标的相参积累结果进行目标检测。
实施例1.
假设一个目标距离雷达的初始距离r0＝70km，以径向速度v0＝753m/s，径向加速度a0＝23m/s2在雷达视线中飞行。雷达系统参数如表1所示：
表1雷达系统参数
Figure BDA0003312921430000151
脉冲压缩后的信号的信噪比设置为6dB。采用科学计算软件matlab R2020b进行仿真实验。
雷达接收的回波信号进行脉冲压缩后，如图2所示，由于回波信噪比低，目标淹没在噪声中，并且目标横跨多个距离单元格，产生距离徙动，不利于目标检测。图3为对称自相关函数和变尺度傅立叶变换这一过程中估计得到的r0和ve的所得结果，从峰值出可以估计得到目标的距离r0＝70km和ve＝750m/s。构造第一补偿函数
Figure BDA0003312921430000161
可以得到图4，从图4可以看到目标的距离徙动得到了矫正。图5为提取方位向信号并进行吕变换后的结果，从图5中可以估计得到估计的目标的不模糊速度
Figure BDA0003312921430000162
和估计的径向加速度
Figure BDA0003312921430000163
图6为目标相参积累结果，可以看到目标的能量得到了很好得积累。
综上所述，本发明的方法不仅能估计高速机动目标运动参数，还能对高速机动目标进行长时间相参积累，有效的提升雷达回波信噪比，从而提高雷达对目标的检测性能。
最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种针对高速机动目标的相参积累方法，该方法包括：
雷达采用线性调频信号作为发射信号，雷达接收机接收目标回波信号，对目标回波信号进行脉冲压缩处理，得到脉冲压缩后的回波信号，以快时间t为变量，对脉冲压缩后的回波信号做快速傅里叶变换，得到距离频率信号；
对距离频率信号在距离频率域进行二阶Keystone变换，得到二阶Keystone变换后信号；
基于二阶Keystone变换后信号，构造对称自相关函数和变尺度傅立叶变换，估计目标的初始径向距离，并基于该估计目标的初始径向距离，构造第一补偿函数，继而进行快速逆傅里叶变换和吕变换，得到目标的径向初始速度和初始加速度，基于上述结果，构建第二补偿函数，继而进行快速逆傅里叶变换和快速傅里叶变换，进行相参积累，得到目标的相参积累结果；
对目标的相参积累结果进行目标检测。
2.根据权利要求1所述的针对高速机动目标的相参积累方法，其特征在于，所述雷达采用线性调频信号作为发射信号，雷达接收机接收目标回波信号，对目标回波信号进行下变频和脉冲压缩处理，得到脉冲压缩后的回波信号，以快时间t为变量，对脉冲压缩后的回波信号做快速傅里叶变换，得到距离频率信号；其具体实现过程为：
假设雷达发射机发射线性调频信号str，并将其作为发射信号str(t)：
Figure FDA0003312921420000011
其中，
Figure FDA0003312921420000012
表示矩形窗函数；其中，
Figure FDA0003312921420000013
其中，t表示快时间，Tp表示脉冲宽度；
exp[·]表示以自然对数e为底的指数函数；
Figure FDA0003312921420000014
表示虚数；fc和γ分别表示发射信号的载频和调频率；
目标与雷达在tm的瞬时距离为r(tm)：
Figure FDA0003312921420000021
其中，tm＝nT(n＝1,2,···,N)是慢时间，N为发射脉冲数，T是脉冲重复间隔；r0为目标的径向初始距离；v0为目标的径向初始速度；a0为目标的径向初始加速度；
对接收机所接收到的目标回波信号进行下变频，得到下变频后的回波信号sre(t,tm)：
Figure FDA0003312921420000022
其中，A0为接收的目标回波信号的信号幅度，λ是发射电磁波的波长，λ＝c/fc；c为光速；
对下变频后的回波信号sre(t,tm)进行脉冲压缩，得到脉冲压缩后的回波信号s(t,tm)，并以快时间t为变量，对脉冲压缩后的回波信号s(t,tm)做快速傅里叶变换，得到距离频率信号S(f,tm)：
Figure FDA0003312921420000023
其中，A1是脉冲压缩后的回波信号的幅度；B表示发射脉冲的脉冲宽度；f表示距离频率，vr是目标的不模糊速度，vr＝v0-nkvam；vam是目标的模糊速度，vam＝λ/2T；nk是目标速度的模糊整数。
3.根据权利要求1所述的针对高速机动目标的相参积累方法，其特征在于，所述对脉冲压缩后的回波信号在距离频率域进行二阶Keystone变换，得到二阶Keystone变换后信号；其具体过程为：
对距离频率信号S(f,tm)中的慢时间tm进行变量代换：
Figure FDA0003312921420000031
其中，tn为变量代换后新的慢时间变量；fc为发射信号的载频；f为距离频率；
得到二阶Keystone变换后信号S(f,tn)：
Figure FDA0003312921420000032
其中，ve为二阶Keystone变换后对应的速度变量，
Figure FDA0003312921420000033
vam是目标的模糊速度，vam＝λ/2T；nk是目标速度的模糊整数；vr为目标的不模糊速度。
4.根据权利要求1所述的针对高速机动目标的相参积累方法，其特征在于，所述基于二阶Keystone变换后信号，构造对称自相关函数和变尺度傅立叶变换，估计目标的初始径向距离，并基于该估计目标的初始径向距离，构造第一补偿函数，继而进行快速逆傅里叶变换和吕变换，得到目标的径向初始速度和初始加速度，基于上述结果，构建第二补偿函数，继而进行快速逆傅里叶变换和快速傅里叶变换，进行相参积累，得到目标的相参积累结果；其具体过程为：
基于二阶Keystone变换后信号S(f,tn)，构造对称自相关函数Q(f,fn,tn)：
Figure FDA0003312921420000034
其中，f为距离频率；fn为与距离频率f相关的偏移频率；ve为二阶Keystone变换后对应的速度变量；S(f+fn,tn)为S(f,tn)偏移fn后的信号；S*(f-fn,tn)为S(f,tn)偏移fn后的复共轭信号；r0为目标的径向初始距离；c为光速；
在距离频率f上的目标能量通过直接相加得到积累，得到积累后的数据Q(fn,tn)：
Figure FDA0003312921420000041
其中，Q(f,fn,tn)为对称自相关函数；SUMf[·]表示沿着距离频率f轴直接相加；P是相加后得到积累的信号幅度；
对Q(fn,tn)进行变尺度傅立叶变换，得到变尺度傅立叶变换后的数据U(fn,fsd)：
Figure FDA0003312921420000042
其中，fsd是相对于tn的变尺度多普勒频率；ζ是缩放因子；
对变尺度傅立叶变换后的数据U(fn,fsd)沿着fn进行快速傅里叶逆变换，得到逆变换后的数据U(tr,fsd)：
Figure FDA0003312921420000043
其中，
Figure FDA0003312921420000044
为沿着fn进行快速傅里叶逆变换；tr是相对于fn的快时间；A2是快速逆傅里叶变换后的信号幅度；
从上式看出，r0和ve在tr-fsd的二维平面进行峰值检测，并估计出目标的估计初始径向距离
Figure FDA0003312921420000045
和估计速度
Figure FDA0003312921420000046
Figure FDA0003312921420000047
其中，
Figure FDA0003312921420000048
是目标的估计初始径向距离，即r0的估计值，
Figure FDA0003312921420000049
是目标的估计速度，即ve的估计值，
Figure FDA0003312921420000051
为峰值对应的坐标；其中，
Figure FDA0003312921420000052
为tr的估计值；
Figure FDA0003312921420000053
为fsd的估计值；
基于得到的
Figure FDA0003312921420000054
构造第一补偿函数
Figure FDA0003312921420000055
Figure FDA0003312921420000056
将第一补偿函数
Figure FDA0003312921420000057
与二阶Keystone变换后信号S(f,tn)相乘得到补偿后的信号S1(f,tn)：
Figure FDA0003312921420000058
其中，B为发射脉冲的脉冲宽度；c为光速；a0为目标的径向初始加速度；λ为发射电磁波的波长；vr为目标的不模糊速度；tn为变量代换后新的慢时间变量；
对S1(f,tn)沿着f轴进行快速逆傅里叶变换，得到变换后的信号s1(t,tn)：
Figure FDA0003312921420000059
其中，t为快时间；A3是快速逆傅里叶变换后的信号幅度；
根据得到的
Figure FDA00033129214200000510
从s1(t,tn)中提取和得到目标的方位向信号s(tn)：
Figure FDA00033129214200000511
对提取得到的方位向信号s(tn)进行吕变换，得到吕变换后的信号L(fL,η)：
Figure FDA0003312921420000061
其中，A4是吕变换后的信号L(fL,η)的信号幅度；b是时间延迟常数，b＝1；h是尺度因子，h＝1；fL为吕变换中尺度慢时间对应的频率；η为吕变换中延迟时间对应的频率；
获取L(fL,η)的峰值点坐标
Figure FDA0003312921420000062
进而估计得到目标的估计速度
Figure FDA0003312921420000063
和目标的估计加速度
Figure FDA0003312921420000064
具体地，根据该峰值点坐标所对应的峰值频率
Figure FDA0003312921420000065
得到目标的不模糊速度
Figure FDA0003312921420000066
根据该峰值点坐标所对应的频率峰值
Figure FDA0003312921420000067
计算目标相对雷达的径向加速度
Figure FDA0003312921420000068
同时得到目标的径向速度
Figure FDA0003312921420000069
Figure FDA00033129214200000610
其中，vam为目标的模糊速度，vam＝λ/2T；round()表示通过四舍五入方式取整；
基于上述估计得到的目标的估计速度
Figure FDA00033129214200000611
和目标的估计加速度
Figure FDA00033129214200000612
构建第二补偿函数
Figure FDA00033129214200000613
Figure FDA00033129214200000614
将二阶Keystone变换后信号S(f,tn)和第二补偿函数
Figure FDA00033129214200000615
相乘，并沿着距离频率f和变量代换后新的慢时间变量tn分别做快速逆傅里叶变换和快速傅立叶变换，得到目标的相参积累结果S(t,fd)：
Figure FDA0003312921420000071
其中，A6i为目标相参积累后的信号幅度；fd为多普勒频率。
5.根据权利要求1所述的针对高速机动目标的相参积累方法，其特征在于，所述对目标的相参积累结果进行目标检测；其具体过程为：
对目标的相参积累结果S(t,fd)进行目标检测；
如果相参积累结果S(t,fd)的积累峰值小于预设门限值，则判定未检测到目标；
如果相参积累结果S(t,fd)的积累峰值大于或等于预设门限值，则判定检测到目标。
6.一种针对高速机动目标的相参积累系统，其特征在于，该系统包括：
脉冲压缩模块，用于雷达采用线性调频信号作为发射信号，雷达接收机接收目标回波信号，对目标回波信号进行脉冲压缩处理，得到脉冲压缩后的回波信号，以快时间tr为变量，对脉冲压缩后的回波信号做快速傅里叶变换，得到距离频率信号；
二阶变换模块，用于对距离频率信号在距离频率域进行二阶Keystone变换，得到二阶Keystone变换后信号；
相参积累模块，用于基于二阶Keystone变换后信号，构造对称自相关函数和变尺度傅立叶变换，估计目标的初始径向距离，并基于该估计目标的初始径向距离，构造第一补偿函数，继而进行快速逆傅里叶变换和吕变换，得到目标的径向初始速度和初始加速度，基于上述结果，构建第二补偿函数，继而进行快速逆傅里叶变换和快速傅里叶变换，进行相参积累，得到目标的相参积累结果；和
目标检测模块，用于对目标的相参积累结果进行目标检测。
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