基于迭代滑窗傅里葉變換的雷達慢時間維頻譜構建方法

基于迭代滑窗傅里葉變換的雷達慢時間維頻譜構建方法
【專利摘要】本發明公開了一種基于迭代滑窗傅里葉變換的雷達慢時間維頻譜構建方法，包括以下步驟：S01、在得到第n次探測回波信號Pn(M)時，用Pn(M)替換掉上一個滑窗Sa(M,N)內最原始的探測回波信號Pa(M)，得到新的滑窗Sa+1(M,N)，其中滑窗Sa(M,N)包括N次探測回波信號，即滑窗寬度為N，每個探測回波信號包括M個距離單元，且n＞N；S02、對滑窗Sa+1(M,N)內的全部距離單元做N點傅立葉變換，得到滑窗Sa+1(M,N)的慢時間維頻譜矩陣Fa+1(M,N)。本發明的基于迭代滑窗傅里葉變換的雷達慢時間維頻譜構建方法具有運算速度快、頻譜構建效率高等優點。
【專利說明】
基于迭代滑窗傅里葉變換的雷達慢時間維頻譜構建方法
技術領域
[0001] 本發明主要涉及超寬帶雷達探測技術領域，特指一種基于迭代滑窗傅里葉變換的 雷達慢時間維頻譜構建方法。
【背景技術】
[0002] 超寬帶雷達具有很高的分辨率以及良好的障礙穿透能力，廣泛地應用于災害救 援、反恐偵察等領域中。在使用超寬帶雷達對隱蔽的受困人體目標(如廢墟掩埋人員、被劫 持人質等)進行探測時，需要積累多次探測回波信號，并在不同的距離單元構建慢時間維頻 譜，提取呼吸、心跳、微動等頻率，以判斷是否存在受困人員目標，確定受困人員位置。而目 前采用傳統的基于傅里葉變換獲得慢時間維頻譜的方法，對于每次探測回波信號均需要進 行大量的計算，計算過程繁瑣，費時較長。

【發明內容】

[0003] 本發明要解決的技術問題就在于:針對現有技術存在的技術問題，本發明提供一 種運算速度快、頻譜構建效率高的基于迭代滑窗傅里葉變換的雷達慢時間維頻譜構建方 法。
[0004] 為解決上述技術問題，本發明提出的技術方案為：
[0005] S01、在得到第η次探測回波信號?"(1〇時，用Pn(M)替換掉上一個滑窗S a(M，N)內最 原始的探測回波信號Pa(M)，得到新的滑窗Sa+1(M，N)，其中滑Φ5 3(Μ，Ν)包括N次探測回波信 號，即滑窗寬度為Ν，每個探測回波信號包括Μ個距離單元，且η>Ν;
[0006] S02、對滑窗Sa+1(M，N)內的全部距離單元做Ν點傅立葉變換，得到滑窗S a+1(M，N)的 慢時間維頻譜矩陣Fa+1 (Μ，N)。
[0007] 優選地，在步驟S02中，依次對滑窗Sa+1(M，N)的全部距離單元按照公式（1)做N點傅 立葉變換，其中公式(1)為：
[0008] Fa+i(m，i) = [Fa(m，i)-Pa(m)]*a(i)+Pn(m)*P(i) (1)
[0009] 其中i = l，2,…，N;m表示第m個距離單元;Fa(m，i)為Sa(M，N)中第m個距離單元的慢 時間維頻譜;P a(m)為最原始的探測回波信號中第m個距離單元;α(Ν)和β(Ν)為矢量更新系 數，
[0010] α(?) =θχρ{2πj(i-1 )/N},
[0011] 0(i)=exp{-2Jij(i-l)(N-l)/N} (2)
[0012] 其中j表示虛數單位。
[0013] 優選地，在步驟SOI中，將Pn(M)按照公式(3)更新滑內的探測回波信號， 得到滑窗S a+1(M，N)，其中公式(3)為：
[0014] Pn(M)=Pn%N(M) (3)
[0015] 其中n>N，且從N+1依次遞增，％表示取余運算，N為滑窗寬度。
[0016]優選地，初始滑窗Si(M，N)的慢時間維頻譜矩陣Fi(M，N)的產生過程為:對第一次累 積滿的滑窗Si(M，N)中的全部距離單元，沿著慢時間維做N點快速傅里葉變換，得到慢時間 維頻譜矩陣Fi(M，N)，
[0018] 與現有技術相比，本發明的優點在于：
[0019] 本發明的基于迭代滑窗傅里葉變換的雷達慢時間維頻譜構建方法，用每次新獲得 的當前探測回波信號更新滑窗內最原始的探測回波信號，當前對應的慢時間維頻譜則可在 原有的慢時間維頻譜的基礎上快速進行迭代更新，從而使頻譜構建效率更高。
【附圖說明】
[0020] 圖1為本發明的方法流程圖。
【具體實施方式】
[0021] 以下結合說明書附圖和具體實施例對本發明作進一步描述。
[0022] 如圖1所示，本實施例的基于迭代滑窗傅里葉變換的超寬帶雷達慢時間維頻譜構 建方法，包括以下步驟：
[0023] S01、在得到第η次探測回波信號?"(1〇時，用Pn(M)替換掉上一個滑窗S a(M，N)內最 原始的探測回波信號Pa(M)，得到新的滑窗Sa+1(M，N)，其中滑Φ53(Μ，Ν)包括N次探測回波信 號，即滑窗寬度為Ν，每個探測回波信號包括Μ個距離單元，且η>Ν;
[0024] S02、對滑窗Sa+1(M，N)內的全部距離單元做Ν點傅立葉變換，得到滑窗S a+1(M，N)的 慢時間維頻譜矩陣Fa+1 (Μ，N)。
[0025]本實施例中，在步驟S02中，依次對滑窗Sa+1(M，N)的全部距離單元按照公式（1)做N 點傅立葉變換，其中公式(1)為：
[0026] Fa+i(m，i) = [Fa(m，i)-Pa(m)]*a(i)+Pn(m)*0(i) (1)
[0027] 其中i = l，2,…，N;m表示第m個距離單元;Fa(m，i)為Sa(M，N)中第m個距離單元的慢 時間維頻譜;Pa(m)為最原始的探測回波信號中第m個距離單元;a(N)和β(Ν)為矢量更新系 數，
[0028] α(?) =θχρ{2πj(i-1 )/N},
[0029] P(i)=exp{-23ij(i-l)(N-l)/N} (2)
[0030] 其中j表示虛數單位。可以看出，當前滑窗的慢時間維頻譜得到后，后續新探測回 波信號對應更新后的滑窗，其慢時間維頻譜即可根據上式進行快速實時迭代更新，其運算 速度快，頻譜構建效率高，對應的探測效率更高。
[0031] 本實施例中，在步驟SO 1中，將Pn(M)按照公式(3)更新滑，N)內的探測回波信 號，得到滑窗Sa+1(M，N)，其中公式(3)為：
[0032] Pn(M)=Pn%N(M) (3)
[0033] 其中n>N，且從N+1依次遞增，％表示取余運算，N為滑窗寬度。
[0034]本實施例中，初始滑窗Si (Μ，N)的慢時間維頻譜矩陣Fi (Μ，N)的產生過程為:對第一 次累積滿的初始滑窗SKM，N)中的全部距離單元，沿著慢時間維做N點快速傅里葉變換，得 到慢時間維頻譜矩陣Fi(Μ，N)，
[0036] 在具體應用時，當得到第N次探測回波信號時（設定N為2的整數次冪），滑窗積累 滿，用矩陣31(11少)表示第一次累積滿的滑窗，包含探測回波信號？ 1少2，？3，一，？~;依次對51 (Μ，N)中全部距離單元，沿著慢時間維做N點快速傅里葉變換，得到慢時間維頻譜矩陣Fi (M， N)；
[0037] 對于第N+1次探測回波信號PN+1(M)，用PN+1(M)替換滑Φ5ΚΜ，Ν)中的探測回波信號 Pi(Μ)，得到滑窗S2(Μ，Ν)，包括探測回波信號ΡΝ+1，Ρ2，Ρ 3，…，ΡΝ;
[0038] 對于滑窗32(1，《中第m個距離單元，按照公式(5)，計算得到距離單元m的Ν點傅里 葉變換，構建慢時間維頻譜，其中公式(5)如下：
[0039]
[0040] 其中 i = l，2,…，Ν。
[0041]依次對滑窗S2(M，N)的全部距離單元，按照公式(5)，計算每個距離單元的N點傅立 葉變換，即可得到滑窗&(11少)的慢時間維頻譜矩陣f2(m，n);
[0042]當得到后續的糾2，糾3，糾4，~次探測回波時，重復上述操作，即可快速更新構建 慢時間維頻譜矩陣。
[0043]以上僅是本發明的優選實施方式，本發明的保護范圍并不僅局限于上述實施例， 凡屬于本發明思路下的技術方案均屬于本發明的保護范圍。應當指出，對于本技術領域的 普通技術人員來說，在不脫離本發明原理前提下的若干改進和潤飾，應視為本發明的保護 范圍。
【主權項】
1. 一種基于迭代滑窗傅里葉變換的雷達慢時間維頻譜構建方法，其特征在于，包括以 下步驟： 501、 在得到第η次探測回波信號?"(1〇時，用Pn(M)替換掉上一個滑窗Sa(M，N)內最原始 的探測回波信號?^)，得到新的滑窗S a+1(M，N)，其中滑Φ53(Μ，Ν)包括N次探測回波信號，即 滑窗寬度為Ν，每個探測回波信號包括Μ個距離單元，且η>Ν; 502、 對滑窗Sa+1(M，N)內的全部距離單元做Ν點傅立葉變換，得到滑窗Sa+1(M，N)的慢時 間維頻譜矩陣F a+1(M，N)。2. 根據權利要求1所述的基于迭代滑窗傅里葉變換的雷達慢時間維頻譜構建方法，其 特征在于，在步驟S02中，依次對滑窗Sa+1(M，N)的全部距離單元按照公式（1)做N點傅立葉變 換，其中公式(1)為： Fa+i(m，i) = [Fa(m，i)-Pa(m)]*a(i)+Pn(m)*P(i) (1) 其中i = l，2,…，N;m表示第m個距離單元;Fa(m，i)為Sa(M，N)中第m個距離單元的慢時間 維頻譜;Pa(m)為最原始的探測回波信號中第m個距離單元;a(N)和β(Ν)為矢量更新系數， a(i) = exp{23ij(i-l)/N}, 0(i) = exp{-2Jij(i-l)(N-l)/N} (2) 其中j表示虛數單位。3. 根據權利要求2所述的基于迭代滑窗傅里葉變換的雷達慢時間維頻譜構建方法，其 特征在于，在步驟SOI中，將Pn(M)按照公式(3)更新滑內的探測回波信號，得到滑 窗S a+1(M，N)，其中公式(3)為： Pn(M)=Pn%N(M) (3) 其中n>N，且從N+1依次遞增，％表示取余運算，N為滑窗寬度。4. 根據權利要求1至3中任意一項所述的基于迭代滑窗傅里葉變換的雷達慢時間維頻 譜構建方法，其特征在于，初始滑窗Si (Μ，N)的慢時間維頻譜矩陣Fi (Μ，N)的產生過程為:對 第一次累積滿的滑窗Si(M，N)中的全部距離單元，沿著慢時間維做N點快速傅里葉變換，得 到慢時間維頻譜矩陣F:(Μ，N)，
【文檔編號】G01S7/41GK105866761SQ201610479118
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年6月27日
【發明人】韓明華, 王生水, 衣曉飛
【申請人】湖南華諾星空電子技術有限公司