基于宽带Stretch处理的长时间积累方法

　　通过长时间积累,制导雷达不但可以大幅提升雷达对微弱目标的探测能力,而且能够同时提供目标高分辨率距离信息和速度信息.但是,由于制导雷达采用超宽频带,距离分辨率达到厘米量级,再加上脉冲重复周期较长,给积累算法的实现带来了一些技术问题,主要表现在目标回波信号受其速度影响严重,在相参处理周期内(CPI)出现较大的距离走动.

　　作者针对超宽频带制导雷达Stretch处理,提出一种基于Keystone变换[3]的长时间相参积累算法.有别于逆合成孔径雷达(ISAR)系统中宽窄带交替的工作方式,制导雷达宽带部分将在预警系统目标装订信息的引导下对目标进行探测,在截获目标后可以保持对目标径向距离和速度信息的提取,并基于这些信息完成目标的跟踪[4-5].

　　1　信号处理模型

　　设发射的超宽频带LFM脉冲序列为

　　Stretch处理是将时间固定,而中心频率、调频率与发射信号相同的LFM信号作为参考信号,用它和回波作差频处理的宽带成像方法[1].对每个回波脉冲信号在参考距离Rref处进行Stretch处理,并保证参考距离在CPI内不变,在忽略目标运动引起的距离-耦合时移及二次相位项的情况下,有

　　(造成旁瓣抬高)及视频残余相位(造成相参积累性能下降)的影响,采用Deskew滤波器[2]进行了预处理.

　　对每一个去斜后脉冲信号进行傅里叶变换,可得N个一维距离像.在无距离走动时,可以通过在各距离分辨单元进行脉冲多普勒处理,完成目标信号的相参积累.

　　然而,由于制导雷达通过超宽频带获得了极高的距离分辨率,并且雷达与目标间存在较大的径向运动,在CPI内目标一维距离像的跨距离分辨单元走动将十分严重.以目标运动产生的距离走动小于半个距离分辨单元为门限,在雷达参数B=1 GHz,Tr=500μs时可知,当v=15 m/s时,N不能超过10,否则将出现跨距离分辨单元走动.而对于加速度在积累脉冲数为16时,当a>100g才可能出现距离走动.虽然目标相对雷达的径向速度是变化的,但考虑这种变化幅度较小,且是慢变化,基本上可以忽略加速度对目标回波距离走动的影响.

　　2　基于Keystone变换的距离走动校正

　　即径向加速度产生了脉冲域变量m的二次相位变化,将对脉冲多普勒相参处理产生影响.由于脉冲域变量m为离散形式,Keystone变换算法可以通过内插算法实现,即

　　由于实现过程是线性的,所以噪声和多目标(散射点)对Keystone变换都不存在影响.因此,在没有速度模糊的情况下,通过基于Stretch处理的Keystone变换方案可以消除目标回波信号的距离走动.在距离走动校正后,可以使用脉冲多普勒处理获得各距离分辨单元内目标(散点)的多普勒频谱,并同时获得相参积累增益.