一种涡旋电磁波雷达旋转目标特征提取与成像方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115980752A(43)申请公布日2023.04.18(21)申请号202310124146.6(22)申请日2023.02.16(71)申请人中国人民武装警察部队工程大学地址710086陕西省西安市沣东新城三桥镇武警路1号(72)发明人朱永忠卜立君陈怡君谢文宣(74)专利代理机构西安长和专利代理有限公司61227专利代理师何畏(51)Int.Cl.G01S13/90(2006.01)G01S7/41(2006.01)权利要求书3页说明书8页附图6页(54)发明名称一种涡旋电磁波雷达旋转目标特征提取与成像方法(57)摘要本发明属于雷达信号处理技术领域，公开了一种涡旋电磁波雷达旋转目标特征提取与成像方法，包括：采用双模态共轭相乘的方法进行雷达回波信号处理，构建雷达回波信号在方位角域的表示模型，对线、角多普勒分离后的回波信号进行表示；利用相位补偿方法构造补偿函数，从多个散射点产生的多次闪烁中识别并分离已进行相位补偿的散射点，令聚焦到零频的闪烁属于同一散射点；根据两个零频闪烁间隔的闪烁数量估计旋转目标的散射点个数。本发明的涡旋电磁波雷达旋转目标特征提取与成像方法能够考虑多散射点回波多普勒混叠时使用涡旋电磁波探测、分离角多普勒，获得高精度参数估计。CN115980752ACN115980752A权利要求书1/3页1.一种涡旋电磁波雷达旋转目标特征提取与成像方法，其特征在于，所述方法具体包括以下步骤：步骤一，采集涡旋电磁波的雷达回波信号，对采集的雷达回波信号进行解线性调频处理；步骤二，对解线性调频处理后的雷达回波信号进行傅里叶变换，采用双OAM模态共轭相乘的方法消除主体线多普勒频移；步骤三，进行短时傅里叶变换，并构造参数矩阵进行相位补偿和时频分析；采用迭代估计的方法进行信号分量分离；步骤四，估计散射点个数、旋转半径、转速、倾斜角的参数。2.如权利要求1所述涡旋电磁波雷达旋转目标特征提取与成像方法，其特征在于，所述对采集的雷达回波信号进行解线性调频处理如下：，；其中，为散射点个数，和分别代表快时间和慢时间，表示与目标作用后的回波信号，表示构造的参考信号，是阵元个数，代表复数单位，指目标散射系数，表示脉冲宽度，表示调频率，指载频，指阵列半径，代表拓扑荷数，代表光速，则为第一类阶贝塞尔函数，，表示瞬时距离延迟，和分别代表散射点到天线阵列的瞬时俯仰角和瞬时方位角，是经过了时延的包络。3.如权利要求1所述涡旋电磁波雷达旋转目标特征提取与成像方法，其特征在于，所述对解线性调频处理后的雷达回波信号进行傅里叶变换如下：；其中，是快时间经过傅里叶变换后在频域的表示，且，是包络，是阵元个数，代表复数单位，指目标散射系数，表示脉冲宽度，表示调频率，指载频，指阵列半径，代表拓扑荷数，代表光速，则为第一类阶贝塞尔函数，表示瞬时距离延迟，和分别代表散射点到天线阵列的瞬时俯仰角和瞬时方位角。4.如权利要求1所述涡旋电磁波雷达旋转目标特征提取与成像方法，其特征在于，所述采用OAM模态共轭相乘的方法消除主体线多普勒频移包括：2CN115980752A权利要求书2/3页，得到处理后的回波如下：；其中，是快时间经过傅里叶变换后在频域的表示，且，是包络，是阵元个数，代表复数单位，指目标散射系数，表示脉冲宽度，表示调频率，指载频，指阵列半径，代表拓扑荷数，代表光速，则为第一类阶贝塞尔函数，表示瞬时距离延迟，和分别代表散射点到天线阵列的瞬时俯仰角和瞬时方位角。5.如权利要求1所述涡旋电磁波雷达旋转目标特征提取与成像方法，其特征在于，所述构造参数矩阵进行相位补偿包括：利用如下补偿函数进行相位补偿：；其中，代表复数单位，代表慢时间，和分别代表构造相位的旋转角速度和关于初相的参数，幅度项Λ满足关系，是幅值，代表拓扑荷数。6.如权利要求1所述涡旋电磁波雷达旋转目标特征提取与成像方法，其特征在于，所述时频分析包括：将相位补偿后的散射点与处理后的回波信号得到：；1）当且仅当时，回波信号的相位补偿完全，在时频域表现为在零频闪烁的条带函数；2）当时，补偿后的信号表现为两个同频不同相的正弦信号的差值：，在时频域表现为随余弦变化的闪烁的条带函数；3）当时，补偿后的信号表现为两个不同频不同相的正弦信号的差值：，回波信号表现为多普勒频率随时间变化，且变化趋势为幅度变化的振荡，在时频域内3CN115980752A权利要求书3/3页无法聚焦到零频；其中，和分别代表构造相位的旋转角速度和关于初相的参数，幅度项，表示目标的角速度，代表慢时间，代表各散射点初相，指角多普勒的幅度项，是快时间经过傅里叶变换后在频域的表示，且，是包络，是阵元个数，代表复数单位，指目标散射系数，表示调频率，代表拓扑荷数，则为第一类阶贝塞尔函数，表示瞬时距离延迟，和分别代