基于Keystone变换的长时间相参积累研究
Keystone变换实现方法研究
Keystone变换实现方法研究作者：宁娜郝凤玉来源：《现代电子技术》2011年第24期摘要：在传统PD雷达中，当相干积累时间较长或信号带宽很大，目标运动速度很高时，回波会出现越距离单元走动，从而影响雷达探测目标的性能。
Keystone变换是校正脉冲回波距离走动的常用方法。
在此研究了Keystone变换的3种常用实现方法，通过仿真分析验证了算法的有效性，找出了低复杂度算法，对工程实现具有一定的参考意义。
关键词：PD雷达；越距离单元走动； Keystone变换；运算量中图分类号：TN95-34 文献标识码：A 文章编号：1004-373X(2011)24-0133-04Implementation Methods of Keystone TransformNING Na, HAO Feng-yu(China Airborne Missile Academy, Luoyang 471009, China)Abstract： In conventional PD radar, when the coherent accumulation time is long, or when signal bandwideth is wide and the target velocity is high, the echo may occur the migration through resolution cell. In this case, the property of radar to detect targets may be affected. Keystone transform is the common method to correct the migration through resolution cell. Three habitually used methods to implement Keystone transform are studied. The algorithm's validity is confirmed by simulation analysis. The algorithm with low complexity was found. It has a certain conferece significance to the engineering implementation.Keywords： PD radar; migration through resolution cell; Keystone transform; calculation quantity0 引言根据传统PD雷达的设计原则，在相参积累时间内，目标的距离走动不能超过半个距离分辨单元。
基于K-邻相关与RFT的长时间积累算法
第38卷第10期2016年10月现代雷达Modern RadarVol.38 No.10Oct. 2016.信考处理.DOI： 10.16592/ j.c n k i. 1004-7859. 2016.10.009基于K-邻相关与RFT的长时间积累算法陈昆，汪文英，桂佑林(南京电子技术研究所，南京210039)摘要:随着隐身技术的发展,飞机导弹等高速运动目标的R C S越来越小，需要采用长时间积累的方法实现目标检测。
文中 提出了一种基于K-邻相关和R ad〇n-F〇u n e r变换（R F T)的小目标长时间积累算法。
首先，利用K-邻相关算法实现目标运 动参数的粗略估计;然后，利用R F T实现信号的高效积累。
仿真和实录数据验证表明:该方法能有效实现高速高机动小目 标检测，信噪比损失〇. 5 d B以内。
关键词：K-邻相关法；R a d o n-F o u rie r变换;长时间积累中图分类号:T P971.1文献标志码：A文章编号= 1004-7859 (2016) 10-0036-03Long-time Accumulation Algorithm Based on K-neighborhoodCorrelation and Radon-FourierCHEN Kun，WANG Wenying，GUI Youlin(Nanjing Research Institute of Electronics Technology,Nanjing210039 ,China) Abstract： W ith the developm ent o f stealth technology, the RCS o f high-speed m oving targets such as a irc ra ft, the RCS o f m issile is getting s m a lle r, w h ich requires a lo n g-tim e accu m ulatio n to im prove detection ca p a b ility. T h is paper proposed a sm all target lo n gtim e accum ulation a lgo rithm based on K-neighborhood correlatio n and R ado n-F ourier tra n sfo rm( R F T).F irs tly, a rough estim ation o f target m otion param eters is processed by the K-neighborhood correlatio n. S ubsequently, a high e fficie n cy accu m ulatio n is executed by the R FT. E xperim enta l results w ith sim ulated and measured data in d ica te th a t the proposed m ethod provides an effective ande ffic ie n t way fo r sm all target detection w ith the loss of SN R be tter than 0. 5 dB.Key words：K-neighborhood co rre la tio n; R ado n-F ourier Tra n sfo rm; lo n g-tim e accum ulation〇引言随着隐身技术的发展，飞机导弹等高速运动目标 的雷达散射截面积（RCS)越来越小，对这类目标检测 需要采用长时间积累的方法来提取目标信息。
QAM-OFDM雷达通信共享信号长时间相参积累算法
doi :10.3969/j.issn.1001-893x.2019.07.004引用格式:杨勇军,梅进杰,胡登鹏,等.QAM -OFDM 雷达通信共享信号长时间相参积累算法[J].电讯技术,2019,59(7):769-774.[YANG Yongjun,MEI Jinjie,HU Dengpeng,et al.Long-time coherent integration of QAM-OFDM radar communication integrated sharing signal[J].Telecommunication Engineering,2019,59(7):769-774.]QAM-OFDM 雷达通信共享信号长时间相参积累算法*杨勇军**,梅进杰,胡登鹏,雷云龙(空军预警学院预警情报系,武汉430019)摘 要:QAM-OFDM (Quadrature Amplitude Modulation-Orthogonal Frequency Division Multiplexing )雷达通信共享信号因携带随机通信信息,其脉压旁瓣的随机性较大,类似噪声的影响㊂针对该问题,采用基于Keystone 变换的长时间相参积累算法抑制其旁瓣㊂在共享信号模型的基础上,分析了其脉压旁瓣受随机通信信息的影响以及采用长时间相参积累抑制其旁瓣的可行性,然后采用Keystone 变换校正其长时间相参积累产生的距离单元走动,并进行多普勒模糊补偿处理㊂理论分析和仿真结果表明,该方法使得回波能量积累集中,能有效实现共享信号脉压旁瓣的抑制㊂关键词:正交频分复用(OFDM );雷达通信共享信号;Keystone 变换;相参积累开放科学(资源服务)标识码(OSID):微信扫描二维码听独家语音释文与作者在线交流中图分类号:TN957 文献标志码:A 文章编号:1001-893X (2019)07-0769-06Long -time Coherent Integration of QAM -OFDM RadarCommunication Integrated Sharing SignalYANG Yongjun,MEI Jinjie,HU Dengpeng,LEI Yunlong(Early Warning Intelligence Department,Air Force Early Warning Academy,Wuhan 430019,China)Abstract :Because quadrature amplitude modulation (QAM)-orthogonal frequency division multiplexing (OFDM)radar communication integrated sharing signal carries random communication information,its pulse compression sidelobe is more random,similar to the effect of noise.To solve this problem,a long-time coherent integration algorithm based on Keystone transform is used to suppress the sidelobe.Based on the sharing signal model,the influence of random communication information on the pulse compression sidelobe is analyzed,and the feasibility of suppressing the sidelobe by long-time coherent accumulation is analyzed.Then the Keystone transform is used to correct the moving of the distance unit generated by the long-time coherent accumulation,and the Doppler fuzzy compensation processing is carried out.The theoretical analy⁃sis and simulation results show that this method can effectively suppress the pulse compression sidelobe of sharing signal by concentrating the echo energy accumulation.Key words :orthogonal frequency division multiplexing(OFDM);radar communication integrated sharing signal;Keystone transform;coherent integration㊃967㊃第59卷第7期2019年7月电讯技术Telecommunication EngineeringVol.59,No.7July,2019***收稿日期:2018-07-19;修回日期:2018-10-12基金项目:国家自然科学基金资助项目(61271454)通信作者:qam_ofdm@1 引 言随着各项技术的不断深入发展,单一功能的系统难以满足用户的需求,具有多功能的系统逐渐成为发展趋势㊂传统的电子系统各部分是相互独立的,这会造成设备的冗余㊁工作效率低下㊁成本提升等问题㊂雷达通信一体化系统就是为了综合实现雷达功能和通信功能,其中雷达通信共享信号是其重要组成部分[1]㊂常规雷达系统不同脉冲间发射的波形是相同的,经过脉压后,理想情况下其波形是一致的[2-3]㊂而对于采用QAM-OFDM(Quadrature Amplitude Modulation Orthogonal Frequency Division Multiple⁃xing)雷达通信共享信号(本文简称共享信号)实现的雷达通信一体化系统,雷达需要在不同发射脉冲中携带随机通信信息[4-5],使得不同发射脉冲之间存在差异,会导致其脉压旁瓣的随机性较大㊂为抑制其旁瓣,相参积累是一种有效的处理手段[6]㊂但是随着相参积累的帧数增多,其相参积累时间会变长,并且通常雷达与目标之间的相对运动速度较高,对目标回波进行长时间相参积累容易产生距离单元走动,因此对其直接进行相参积累性能很差㊂在长时间相参积累的研究方面,文献[7-8]分析了线性调频信号回波距离单元走动产生的原因,采用sinc内插法实现距离单元走动校正;文献[9]利用最小二乘方法对运动参数进行估计,实现运动目标的长时间相参积累;文献[10]研究了在多普勒模糊情况下的Keystone变换,验证了该算法的有效性;文献[11]研究了Chirp-Z变换算法对线性调频信号回波进行距离单元走动校正;文献[12]分析了OFDM信号回波目标相对运动的影响,并提出了距离走动校正方法㊂上述文献主要侧重于对提高信号信噪比的研究,和本文的区别在于共享信号本身携带的随机通信信息会对脉压旁瓣造成影响㊂因此,本文针对共享信号脉压旁瓣的随机性问题,研究采用长时间相参积累算法抑制其旁瓣㊂在共享信号模型的基础上分析了其脉压旁瓣的随机特性,并分析了脉压距离单元走动特性,通过Keystone变换校正其距离单元走动以及对多普勒模糊的情况进行处理,从而有效进行长时间相参积累,实现抑制共享信号脉压旁瓣的目的㊂2 共享信号模型本文的共享信号波形采用如图1所示的脉冲结构㊂每个脉冲构成通信中的一帧,一帧脉冲由一个OFDM符号组成,脉冲重复周期为T r㊂若一次相参积累M帧脉冲,即一次相参积累包含M个OFDM 符号㊂为实现通信功能,每个OFDM符号内的N路子载波采用QAM调制㊂图1 M帧共享信号时频域结构图设共享信号中OFDM符号载波间隔为Δf,本文暂不考虑循环前缀的影响,则符号周期T=1/Δf㊂共享信号的复包络~s(t)的表达式为~s(t)=∑N-1n=0a n,m rect(t T)e j2πnΔft㊂(1)式中:rect(tT)=1,0<t≤T0,{others为矩形窗函数,a n,m表示第m帧OFDM符号的第n个载波所调制的通信信息㊂本文采用QAM调制,设在复平面上的QAM实部调制系数为A Re,虚部调制系数为A Im,则对应的复数振幅是|a n|=A2Re+A2Im㊂当发射载波频率为f c时,发射第m帧共享信号脉冲传输信号为s(t)=2Re[∑N-1n=0a n,m rect(t-t m T)e j2π(nΔf+f c)(t-t m)]㊂(2)式中:t m=mT r为慢时间㊂3 共享信号脉压3.1 脉压理论分析假设空间距离为R0处有一个径向速度为v的目标,则理想情况下,接收端捕获到第m帧共享信号回波经过下变频变换后为~s(t′,t m)=e-j4πf c R0/c e j2πf d t㊃∑N-1n=0a n,m rect[t′-τ(t)T]e j2πnΔf[t′-τ(t)]+n0(t′,t m)㊂(3)式中:t′=t-t m为快时间;f d=f c(2v/c)为多普勒频移,㊃077㊃电讯技术 2019年τ(t)=(2R0-2vt)/c为相对时延,c为光速; n0(t′,t m)为高斯白噪声信号㊂设目标径向速度满足v<<c,则本文忽略多普勒频率在脉内的相位变化,将其在脉内的离散采样值视为固定值,则时延近似为τm=(2R0-2vt m)/c㊂对于第m帧信号,式(3)可近似为~s(t′,t m)=e-j4πf c R0/c e j2πf d t m㊃∑N-1n=0a n,m rect[t′-τm T]e j2πnΔf[t′-τm]+n0(t′,t m)㊂(4)将式(4)沿快时间维进行快速傅里叶变换(Fast Fourier Transform,FFT)为S t′(f,t m)=e-j4πf c R0/c e j2πf d t m e-j2πfτm㊃∑N-1n=0a n,m e-jπ(f-nΔf)T T㊃sinc[π(f-nΔf)T+N0(f,t m)㊂(5)式中:N0(f,t m)为噪声的频域输出㊂脉压频域响应函数为H(f)=∑N-1n=0a*n,m e jπ(f-nΔf)T T sinc[π(f-nΔf)T㊂(6)式(5)与式(6)相乘得到共享信号的脉压输出为 S H(f,t m)=e-j4πf c R0/c e j2πf d t m e-j2πfτm㊃∑N-1n=0∑N-1k=0a k,m a*n,m T sinc[π(f-kΔf)T㊃e jπ(kΔf-nΔf)T T sinc[π(f-nΔf)T+N0(f,t m)H(f)㊂(7)由于子载波间具有正交性,上式的主要部分为子载波相同时的部分,即n=k时,则式(7)化简为S H(f,t m)=e-j4πf c R0/c e j2πf d t m e-j2πfτm T2㊃∑N-1n=0|a n,m|2{sinc[π(f-nΔf)T]}2+N0(f,t m)H(f)㊂(8)将式(8)进行距离维快速傅里叶逆变换(In⁃verse FFT,IFFT)得其时域信号为s h(t′,t m)=e-j4πf c R0/c e j2πf d t m T2∑N-1n=0|a n,m|2㊃∫∞-∞{sinc[π(f-nΔf)T]}2e j2πf(t′-τm)d f+n0(t′,t m)*h(t′)㊂(9)式中: *”表示卷积运算,h(t′)为匹配滤波函数的时域响应函数㊂式(9)中sinc[π(f-nΔf)T]的第一对零点为nΔf-1/T和nΔf+1/T,故式(9)近似为[6]s h(t′,t m)=Q e-j4πf c R0/c e j2πf d t m㊃∑N-1n=0|a n,m|2e j2πnΔf(t′-τm)+n0(t′,t m)*h(t′)㊂(10)式中:Q=T2∫∞-∞{sinc[π(f-nΔf)T]}2d f为一实数㊂3.2 通信调制信息影响分析对式(10)分析可得,对于雷达通信一体化系统,为提高通信速率,当选择加载16-QAM或其他高阶的QAM调制信息a n,m时,由于其包含有不同的振幅和相位信息,共享信号做脉压时的频域共轭相乘运算并不能消除通信信息的影响,导致其脉压结果受随机通信信息a n,m的影响,其旁瓣位置会随机出现㊂为分析多帧共享信号脉压相参积累的定量特性,本文研究随机通信调制信息a n,m的统计特性㊂假设a n,m幅度和相位服从均匀分布,则其均值为E(|a n,m|2)=E(A2Re+A2Im)=C㊂(11)式中:E(㊃)表示求均值;C为QAM的平均能量,可以通过改变QAM最小欧式距离来改变其值㊂则将式(11)代入式(10)得E[s h(t′,t m)]=CQ sin[πNΔf(t′-τm)]sin[πΔf(t′-τm)]㊂(12)从式(12)可以看出,在通信调制信息满足振幅和相位服从均匀分布假设的基础上,多帧共享信号脉压相参积累可以有效抵消共享信号随机通信信息a n,m带来的旁瓣干扰,证明了本文算法的可行性㊂3.3 距离单元走动特性分析从式(12)可以看出,共享信号脉压峰值位于t′=τm处,这说明脉压峰值的位置会随着回波帧数的变化而变化,即产生了距离走动㊂这表明常规的相参处理算法不适用于本文的研究㊂如何对共享信号进行长时间相参积累,这是本文需要解决的一大问题㊂4 基于Keystone变换的长时间相参积累4.1 采用Keystone变换校正距离单元走动对式(8)分析可得,脉压峰值产生距离单元走动的原因是共享信号脉压的距离频率与慢时间之间存在耦合,造成共享信号各帧回波的脉压结果不同㊂采用Keystone变换可以消除这一耦合[13]㊂Keystone变换的基本思想就是对慢时间轴作如下尺度变换:(2vf/c+f d)t m=f d t M㊂(13)式中:t M为Keystone变换之后的虚拟慢时间㊂将式(13)代入式(8)得S K(f,t M)=e-j2πf c R0/c e-j4πfR0/c e j2πf d t M T2㊃㊃177㊃第59卷杨勇军,梅进杰,胡登鹏,等:QAM-OFDM雷达通信共享信号长时间相参积累算法第7期∑N-1n=0|a n,m|2{sinc[π(f-nΔf)T]}2+N0(f,f d t M2vf/c+f d)H(f)㊂(14)对式(14)沿距离维作IFFT并化简为s K(t′,t m)=Q e-j4πf c R0/c e j2πf d t M㊃∑N-1n=0|a n,m|2e j2πnΔf(t′-2R0/c)+n0(t′,t M)*h(t′)㊂(15)从式(15)可以看出,经Keystone变换后,共享信号回波脉压峰值位置出现在t′=2R0/c处,与回波的帧数无关,有效解决了距离单元走动问题㊂4.2 多普勒模糊补偿当目标径向速度较大而存在多普勒模糊时,需要对Keystone变换进行多普勒模糊补偿㊂多普勒模糊数l定义为[14]l=(f d-fΔ)T r,fΔ∈(-1/2T r,1/2T r)㊂(16)在进行Keystone变换前需要先对共享信号脉压进行离散采样,设S H(f,t m)对应的离散变量为S H(f,η),S K(f,t M)对应的离散变量为S K(f,μ)㊂本文采用sinc插值的方法来实现其过程[15]㊂则经多普勒模糊补偿和Keystone变换后的信号为S K(f,μ)=e-j2πl f d2vf/c+f d∑ηS H(f,η)sinc(f d2vf/c+fd μ-η)㊂(17)一般情况下我们无法知道目标的速度信息,则多普勒模糊数l是未知的,所以要对所有可能的多普勒模糊数l∈(-x,-x+1, ,x-1,x)进行解多普勒模糊和相参积累处理[16]㊂5 仿真验证本文系统仿真参数设置如表1所示㊂表1 仿真参数参数参数值中心频率/GHz 1.3符号周期/μs10脉冲重复周期/ms 2.5子载波数32目标径向速度/(m㊃s-1)500目标初始距离/m50000相参积累帧数512共享信号调制方式16-QAM-OFDM图2给出了一帧共享信号㊁常规OFDM雷达信号(原信号)和原信号加噪声信号的距离维脉压图,其中原信号加噪声信号的信噪比为-5dB㊂对比发现,共享信号和原信号加噪声的脉压的旁瓣类似,其随机起伏,没有规律,仿真结果和理论分析一致㊂当在多目标检测场景下,其检测的动态范围将被极大地限制,因此必须对共享信号脉压进行旁瓣抑制㊂图2 距离维脉压图为了衡量相参积累对共享信号脉压旁瓣的抑性能,本文计算其峰值旁瓣比(Peak Side Lobes Ratio,PSLR)和积分旁瓣比(Integrated Side Lobes Ratio,IS⁃LR)[17]㊂图3仿真了无距离单元走动时共享信号脉压相参积累的PSLR和ISLR,可以看出,相参积累帧数少时,共享信号对应的PSLR和ISLR的波动很大,表明了其旁瓣的随机起伏严重;随着相参积累的帧数增多,其PSLR和ISLR趋于平稳,和理论分析一致㊂如图3(a)所示,若要有效抑制其旁瓣,需要相参积累的帧数不少于300帧,证明其有必要进行长时间的相参积累㊂图3 共享信号脉压的PSLR和ISLR图4给出了512帧共享信号脉冲回波的距离维脉压图㊂如图4(a)所示,未处理时其不同脉冲回波的脉压峰值位置发生了距离单元走动,脉压峰值的位置分布在一条斜线上,从第一帧到最后一帧脉冲回波跨越了约14个距离单元;如图4(b)所示,经㊃277㊃电讯技术 2019年Keystone 变换后,不同脉冲的回波峰值位于同一距离单元中,不随其回波帧数而变化,有效解决了距离单元走动问题㊂图4 脉压距离单元走动及其校正图图5为512帧共享信号回波脉压进行距离维-速度维相参积累的结果,其中信噪比为-15dB㊂仿真结果表明,常规的脉压相参积累因距离单元走动问题使得主瓣能量分散,并且噪声起伏较高㊂经本文算法处理后,由于回波处于同一个距离分辨单元,其积累的性能明显好于常规方法的情况,并且其相参积累能量集中,信噪比增大,旁瓣的随机性问题得到解决,证明本文算法可以有效抑制共享信号脉压的旁瓣㊂(a)本文算法(b)常规算法图5 相参积累对比图6摇结束语本文研究了采用基于Keystone 变换的长时间相参积累算法抑制共享信号脉压旁瓣的随机性问题㊂先分析了共享信号脉压旁瓣出现随机性的原因,然后分析了采用长时间相参积累算法抑制其旁瓣的可行性㊂仿真结果表明,常规的方法难以实现有效的长时间相参积累,而本文通过采用Keystone 变换对共享信号脉压的慢时间轴作尺度变换,从而对距离单元走动进行了校正,让共享信号的脉压位于同一距离门,能实现有效的相参积累,证明本文算法可以有效抑制共享信号脉压旁瓣的随机性㊂本文考虑的是匀速运动物体,实际中物体运动是不断变化的,这需要进行更复杂的处理㊂本文和常规雷达信号的研究都是要校正其距离单元走动问题,区别在于共享信号本身携带的随机通信信息会对脉压旁瓣造成影响,因此主要考虑其旁瓣的影响㊂加载多阶QAM 主要是为了提高其通信速率,所以本文算法适用于对通信速率要求高的雷达通信一体化系统㊂另外,其旁瓣的随机性主要是由携带随机通信信息造成的,下一步研究可以考虑补偿随机通信信息的影响㊂参考文献:[1] 李明兵,谷亚彬,张林让,等.一种OFDM 雷达通信一体化的距离超分辨方法[J].电讯技术,2017,57(6):622-628.[2] 蒋培培,王建.小型化高频地波雷达舰船目标检测方法[J].电讯技术,2016,56(6):686-691.[3] 罗旌胜,贺治华,熊伟,等.毫米波雷达高压线检测技术的研究进展[J].电讯技术,2016,56(10):1174-1182.[4] LIU Y J,LIAO G S,XU J W,et al.Adaptive OFDM inte⁃grated radar and communications waveform design based on information theory[J].IEEE Communications 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基于FrFT-Keystone运动补偿的OFDM声纳高速微弱目标相参积累检测算法
基于FrFT-Keystone运动补偿的OFDM声纳高速微弱目标
相参积累检测算法
高一丁;吴敏;郝程鹏;商志刚
【期刊名称】《系统工程与电子技术》
【年(卷),期】2024(46)4
【摘要】针对水下目标探测中使用的正交频分复用信号,提出了一种针对高速微弱目标的相参积累算法,以解决多脉冲积累下由目标机动引起的较大相位变化和由水下环境中信噪比低导致的相参积累增益不足的问题。
所提算法利用分数阶傅里叶变换来估计目标的运动参数并进行补偿,并结合Keystone变换,实现对高速微弱目标的多脉冲相参积累。
理论推导和仿真实验结果表明,所提算法能够有效补偿高速目标脉冲间的相位移动,并在低信噪比环境下取得较好的能量积累效果。
【总页数】10页(P1157-1166)
【作者】高一丁;吴敏;郝程鹏;商志刚
【作者单位】中国科学院声学研究所;中国科学院大学;哈尔滨工程大学水声工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TN911.72
【相关文献】
1.分布式 OFDM-MIMO 雷达非相参积累目标检测方法
2.采用长时间相参积累技术的高速机动目标检测快速算法
3.机载雷达微弱目标帧间非相参积累与检测技术
4.
一种基于RFT和分段处理的高速机动目标相参积累算法5.一种空基雷达高速微弱机动目标信号相参积累方法
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基于非标准Ｋｅｙｓｔｏｎｅ变换的捷变频雷达相参积累算法
第４５卷 第１２期２０２３年１２月系统工程与电子技术ＳｙｓｔｅｍｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＶｏｌ．４５ Ｎｏ．１２Ｄｅｃｅｍｂｅｒ２０２３文章编号：１００１ ５０６Ｘ（２０２３）１２ ３８３６ ０９ 网址：ｗｗｗ．ｓｙｓ ｅｌｅ．ｃｏｍ收稿日期：２０２２０８１８；修回日期：２０２２１１１９；网络优先出版日期：２０２３０１０５。
网络优先出版地址：ｈｔｔｐｓ：∥ｋｎｓ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ｋｃｍｓ／ｄｅｔａｉｌ／１１．２４２２．ＴＮ．２０２３０１０５．１６５３．００５．ｈｔｍｌ基金项目：国家自然科学基金（６２００１５１０）资助课题 通讯作者．引用格式：张亮，杜庆磊，周必雷，等．基于非标准Ｋｅｙｓｔｏｎｅ变换的捷变频雷达相参积累算法［Ｊ］．系统工程与电子技术，２０２３，４５（１２）：３８３６ ３８４４．犚犲犳犲狉犲狀犮犲犳狅狉犿犪狋：ＺＨＡＮＧＬ，ＤＵＱＬ，ＺＨＯＵＢＬ，ｅｔａｌ．Ａｃｏｈｅｒｅｎｔｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｏｆｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ａｇｉｌｅｒａｄａｒｂａｓｅｄｏｎｎｏｎ ｓｔａｎｄ ａｒｄＫｅｙｓｔｏｎｅｔｒａｎｓｆｏｒｍ［Ｊ］．ＳｙｓｔｅｍｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，２０２３，４５（１２）：３８３６ ３８４４．基于非标准犓犲狔狊狋狅狀犲变换的捷变频雷达相参积累算法张 亮１，２， ，杜庆磊１，周必雷１，瞿奇哲１，王永良１（１．空军预警学院，湖北武汉４３００１９；２．中国人民解放军９４３２６部队，山东济南２５００００） 摘 要：针对捷变频雷达（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ａｇｉｌｅｒａｄａｒ，ＦＡＲ）相参积累难题，提出基于非标准Ｋｅｙｓｔｏｎｅ变换（Ｋｅｙｓｔｏｎｅｔｒａｎｓｆｏｒｍ，ＫＴ）的ＦＡＲ相参积累算法，与标准ＫＴ相比，所提算法增加了距离补偿环节，构造了不同的虚拟慢时间。
同时，考虑到目标距离信息通常未知，利用距离补偿后信号的周期性，大幅缩小了距离搜索区间。
基于Keystone变换的相位编码信号长时间积累方法
基于Keystone变换的相位编码信号长时间积累方法
李阳;龙腾
【期刊名称】《北京理工大学学报》
【年(卷),期】2009(29)1
【摘要】针对精确末制导雷达导引头相位编码相参脉冲串信号(CPCPT),提出一种长时间相参积累方法.在径向速度未知或未精确获知的情况下,使用Keystone变换完成跨距离分辨单元走动的校正,采用傅里叶变换完成相参积累.其中Keystone变换采用DFT-IFFT算法实现,有效降低了其算法复杂度.在该方法的支持下,CPCPT无距离-多普勒耦合问题,并保证了相参积累增益、速度与距离分辨率.计算机仿真验证了该算法的有效性.
【总页数】5页(P54-58)
【关键词】长时间相参积累;相位编码相参脉冲串信号;Keystone变换
【作者】李阳;龙腾
【作者单位】北京理工大学雷达技术研究所
【正文语种】中文
【中图分类】TN959.2
【相关文献】
1.基于Keystone变换的长时间相参积累研究 [J], 李春林;吴琳拥
2.基于Keystone变换的改进雷达目标长时间积累 [J], 余吉;许稼;汤俊;彭应宁
3.基于Keystone变换的相参积累方法 [J], 谢锡海;马小玲
4.基于Keystone变换的弱目标积累检测及工程实现方法 [J], 帅晓飞;朱玉军;詹旭
5.基于相邻互相关函数-参数化中心频率-调频率分布-Keystone变换的无源雷达机动目标相参积累方法 [J], 赵勇胜; 胡德秀; 刘智鑫; 赵拥军; 赵闯
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基于非标准Ｋｅｙｓｔｏｎｅ变换的波形捷变雷达相参积累算法
第４５卷 第１１期２０２３年１１月系统工程与电子技术ＳｙｓｔｅｍｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＶｏｌ．４５ Ｎｏ．１１Ｎｏｖｅｍｂｅｒ２０２３文章编号：１００１ ５０６Ｘ（２０２３）１１ ３４８１ １０ 网址：ｗｗｗ．ｓｙｓ ｅｌｅ．ｃｏｍ收稿日期：２０２２０８１８；修回日期：２０２２１１１４；网络优先出版日期：２０２３０１０５。
网络优先出版地址：ｈｔｔｐｓ：∥ｋｎｓ．ｃｎｋｉ．ｎｅｔ／ｋｃｍｓ／ｄｅｔａｉｌ／１１．２４２２．ＴＮ．２０２３０１０５．１８２３．００８．ｈｔｍｌ基金项目：国家自然科学基金（６２００１５１０，６２２７１４９８）资助课题 通讯作者．引用格式：张亮，陈辉，张昭建，等．基于非标准Ｋｅｙｓｔｏｎｅ变换的波形捷变雷达相参积累算法［Ｊ］．系统工程与电子技术，２０２３，４５（１１）：３４８１ ３４９０．犚犲犳犲狉犲狀犮犲犳狅狉犿犪狋：ＺＨＡＮＧＬ，ＣＨＥＮＨ，ＺＨＡＮＧＺＪ，ｅｔａｌ．Ａｃｏｈｅｒｅｎｔｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｏｆｗａｖｅｆｏｒｍ ａｇｉｌｅｒａｄａｒｂａｓｅｄｏｎｎｏｎ ｓｔａｎｄａｒｄＫｅｙｓｔｏｎｅｔｒａｎｓｆｏｒｍ［Ｊ］．ＳｙｓｔｅｍｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，２０２３，４５（１１）：３４８１ ３４９０．基于非标准犓犲狔狊狋狅狀犲变换的波形捷变雷达相参积累算法张 亮１，２，陈 辉１，张昭建１，王晓戈１，王永良１， （１．空军预警学院预警技术系，湖北武汉４３００１９；２．中国人民解放军９４３２６部队，山东济南２５００００） 摘 要：针对波形捷变雷达相参积累问题，提出基于非标准Ｋｅｙｓｔｏｎｅ变换（Ｋｅｙｓｔｏｎｅｔｒａｎｓｆｏｒｍ，ＫＴ）的波形捷变雷达相参积累算法，基本思路是利用ＫＴ消除目标距离走动，然后再利用快速傅里叶变换进行多脉冲相参积累。
考虑到标准ＫＴ需要进行搜索模糊数，基于尺度估计概念，提出了无需模糊数搜索的非标准ＫＴ，其中的尺度估计环节利用梅林变换实现。
基于Keystone变换的相参积累方法
基于Keystone变换的相参积累⽅法
基于Keystone变换的相参积累⽅法
谢锡海;马⼩玲
【期刊名称】《传感器与微系统》
【年(卷),期】2016(035)009
【摘要】由于传统脉冲雷达回波信号因为各种原因会出现距离⾛动问题,为了校准距离⾛动,通过分析回波信号相参积累的理论知识,介绍了实现Keystone变换的三种⽅法:离散傅⾥叶变换(DFT)+ IFFT算法、Sinc内插法、ChirpZ变换(CZT)法的原理,并提出了基于Keystone变换的相参积累⽅法,⽤Matlab平台证实了该⽅法能有效校准距离⾛动使得雷达⾼度表检测更为准确,并且通过实验验证了这种⽅法的可⾏性与准确性.
【总页数】5页(54-57,61)
【关键词】距离⾛动;相参积累;Keystone变换
【作者】谢锡海;马⼩玲
【作者单位】西安邮电⼤学通信与信息⼯程学院,陕西西安710121;西安邮电⼤学通信与信息⼯程学院,陕西西安710121
【正⽂语种】中⽂
【中图分类】TN953
【相关⽂献】
1.基于Keystone变换长时间相参积累的多普勒模糊问题研究 [C],
2.基于Keystone变换的长时间相参积累研究 [J], 李春林; 吴琳拥
3.基于随机脉冲重复间隔Radon-Fourier变换的相参积累[J], 陈潜; 付朝伟; 刘俊豪; 吴嗣亮。
基于Keystone变换的改进雷达目标长时间积累
２ ａ ａ ａ ｅ ｆ Ａｉｆ ｒｅ Ｗｕ ａ ３ ０ ９ ｈ ｎ ） ．Ｒ ｄ ｒ Ａｃ ｄ ｍｙ ｏ ｒ ｏ ｃ ， ｈ ｎ ４ ０ １ ，Ｃ ｉａ
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关 键 词 ： 字 阵列 雷 达 ； 目标 检 测 ； 参 积 累 ； ｙｔｎ 数 弱 相 Ｋｅｓｏ ｅ变换
中图 分 类 号 ： Ｎ９ ８ Ｎ９７ Ｔ ５ ；Ｔ ５ 文献标识码 ： Ａ 文 章 编 号 ：６ ２２ ３ （０ ８ ０—４ ４０ １ ７—３ ７ ２０ ）６０ ５ —５
Ａｎ Ｉ ｒ ｖ ｄ Ｋｅ ｓ ｏ ｅ Ｔｒ ｎ ｆ ｒ Ｂａ ｅ ｅ ｈ ｄ ｆ ｒ Ｌｏ ｇ Ｔｉ ｅ ｍｐ ｏ ｅ ｙ ｔ ｎ — ａ ｓ ｏ ｍ ｓ ｄ Ｍ ｔ ｏ ｏ ｎ － ｍ
第 ６期 ２０ ０ ８年 １ ２月
雷 达 科 学 与技 术
Ｒ ａｄａｒ Ｓ ｃ ｉ ｅｎｃｅ ｎｄ ｅｃｈｎｏ Ｉ ａ Ｔ ｏｇｙ
Ｖ ｏ１６ Ｎｏ． ． ６
Ｄｅ ｅ ｂｅ ００ ｃｍ ｒ２ ８
基 于 Ｋｅ ｓ ｎ 变 换 的 改进 雷 达 目标 长 时 间积 ｄ ｓｇ ｉ ｃ ｎ ｌ ｎ ａ ｃ ｈ ｅ ｅ ｔ ｎ ｐ ｒｏ ｍａ ｃ ｏ ａ ａ ｇ ｔ ｙ ｔ ｅ ｗａ ｆ ｌｘ — ｗｅ ｌ ｉ ｏ ａ ｇ ｔ ｎ ｉ ｎ ｆ ａ ｔ ｅ ｈ ｎ ｅ ｔ ｅｄ ｔｃ ｉ ｅ ｆ ｒ ｎ ｅｆ ｒｗｅ ｋ ｔ ｒ ｅ ｓｂ ｈ ｙ ｏ ｅ ｉ ｍｅ ｉ ｙ ｏ ｆ ｂ ｅｂ ａ ｃ ｎ ｒ １ Ｈｏ ｖ ｒ ｈ ｎ ｅ ｒ ｔ ｎ ａ ｄ ｄ ｔ ｃ ｉ ｎ ｍｅ ｈ ｄ ｏ ｕ ｈ ｌ ｎ ｗｅｌ ｉ ｈ ｕ ｄ ｄ ａ ｔ ｌ ｅ ｍ ｏ ｔ ｏ． ｗｅ ｅ ，ｔ ｅ ｉ ｔ ｇ ａ ｉ ｎ ｅ ｅ ｔ ｔ ｏ ｓｆ ｒｓ ｃ ｏ ｇ ｄ ｌ ｔｍｅｓ ｏ ｌ ｅ ｌ ｏ ｏ ｗｉ ｈ
基于Keystone 变换的天基雷达距离单元走动补偿
基于Keystone 变换的天基雷达距离单元走动补偿作者：易锋白晓慧来源：《科技视界》 2015年第2期易锋白晓慧（中国电子科技集团公司第三十八研究所，安徽合肥 230031）【摘要】天基雷达平台具有高速运动的特点，在脉冲间存在距离单元走动，且存在多普勒混叠，脉间相参积累困难。
本文提出了一种基于Keystone变换的运动补偿方案，在没有目标运动速度信息条件下补偿距离走动，从而使相参积累时间不再受平台高速运动的限制，为天基雷达微弱目标检测奠定基础。
【关键词】天基雷达；相参积累；Keystone变换；距离走动0 引言天基雷达由于平台高，具有全天候工作、探测距离远、观测范围广、预警时间长、探测隐身目标强、抗摧毁能力强等优势，受到国内外广泛重视[1-2]。
天基雷达为了提高弱目标的检测能力需要增加相参积累时间，而由于天基雷达具有平台速度快的特点，目标在积累时间内往往跨越多个雷达距离分辨单元。
因此，跨距离单元补偿是天基雷达的信号积累与检测方法必须解决的关键问题之一。
Calson等提出了一种基于Hough变换的长时间积累检测方法[3]。
该方法利用目标回波在距离-时间-空间呈一条直线的特性，通过Hough变换沿直线实现积累。
但此方法无法利用回波的相位关系实现相干积累，且在信噪比较低时性能下降严重。
文献[4-5]将雷达成像领域的Keystone变换方法引入到长时间相积累领域，提出了基于Keystone变换的目标长时间积累方法。
该方法可以补偿目标的跨距离单元走动，并保持回波的相位特性，为后续多普勒处理实现相干积累提供了基础。
本文通过将Keystone变换引入天基雷达系统，用于补偿天基雷达的距离走动，然后进行相参积累，从而达到提高信噪比的目的。
这种方法使相参积累时不再受天基雷达高速运动的限制，提高了天基雷达系统设计的灵活性。
1 天基雷达回波信号模型由于天基雷达平台具有高速度，目标和雷达之间往往存在很大的相对运动，就会发生距离走动现象。
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随着隐 身 技 术 的 日趋 成 熟 ， 飞机 、 导 弹 等 目标 的 Ｒ Ｃ Ｓ减 小 了 １～ ２个 数量 级 ， 使 现有警 戒雷达 的探测 能
力 急剧 下降 ， 严重危 及 到雷达 生存 ¨ 。 目前 ， 隐身 目标 与 电子 干扰 、 反辐 射 导 弹 和低 空 入 侵是 雷 达 面 临 的主
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ Ｌ ｏ ｎ ｇ — ｔ ｉ ｍｅ ｃ ｏ ｈ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｉ ｎ ｔ ｅ ｇ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｉ ｓ ａ ｋ ｅ ｙ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｑ ｕ ｅ ｆ ｏ ｒ ｓ ｍａ ｌ ｌ ｍｏ ｖ ｉ ｎ ｇ ｔ ａ ｒ ｇ ｅ ｔ ｓ ｄ ｅ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｌ ｏ ｗ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｌ
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结果 进行 比较 ， 验 证 了算 法 的有 效性 。
１ Ｋ ｅ ｙ ｓ ｔ ｏ ｎ ｅ变 换 原 理
Ｋ ｅ ｙ ｓ ｔ ｏ ｎ ｅ 变换 是 一 种 常 用 的 距 离 走 动 补 目标 的跨 距离 单 元 走动， 从 而为 匹配滤波 后 的多普勒处 理奠 定 了基 础 。
频率单元距离分辨单元补偿后第个脉冲回波的频潜第卜脉冲回波粤频率单元距离分辨单元补偿后第个脉冲回波的频潜第个脉冲回波蜜距离分辨单元第个脉冲回波距离分辨单元第个脉冲回波图一的补偿效果距离分辨单元第个脉冲回波脉冲回波蓥馨距离分辨单元的补偿效果未经过变换的相参积累结果如图示经过正确补偿后的相参积累结果如图所示经过比较取得了
要 威胁 。为 对抗 隐 身技 术 ， 雷 达 必 须 寻求 各 种方 法 提
高Ｓ Ｎ Ｒ， 提升 对弱小 目标探 测 能力 。
ｎ ｏ ｉ ｓ ｅ． Ｈｏ ｗｅ ｖ ｅ ｒ ，ｔ ｈ ｅ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒａ ｇ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｄ ｅ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏｒ ｆ ｌ ｏ ｎ ｇ ｔ ｉ ｍｅ ｓ ｈ ｏ ｕ ｌ ｄ ｄ ｅ ａ ｌ ｗｉ ｔ ｈ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｏ ｂ ｌ ｅ ｍ ｒ ｅ ｓ ｕ ｌ ｔ ｉ ｎ ｇ ｆ ｒ ｏ ｍ ｔ ａ ｒ ｇ ｅ ｔ ｒ ａ ｎ ｇ ｅ —
关键词
长时 间相参积 累；Ｋ ｅ ｙ ｓ ｔ ｏ ｎ ｅ变换 ；补偿 ；信噪 比；跨距 离单元走动
Ｔ Ｎ ９ ５ ７ ． ５ １ 文献 标 识 码 Ａ 文章编号 １ ０ ０ ７— ７ ８ ２ ０ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ６—１ ４ ８— ０ ５
中图 分 类 号
Ｓｔ ｕ ｄｙ ａ ｎ ｄ Ｓ ｉ ｍ ｕｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｌｏ ｎｇ － ｔ ｉ ｍｅ Ｃｏ ｈ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ Ｉ ｎ ｔ ｅ ｇ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｗｉ ｔ ｈ Ｋｅ ｙ ｓ ｔ ｏ ｎｅ Ｔｒ ａ ｎ ｓ ｆ ｏ ｒ ｍ
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄｓ ｌ ｏ ｎ ｇ — ｔ ｉ ｍｅ ｃ ｏ ｈ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｎ ｔ ｅ ｇ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ； Ｋｅ ｙ ｓ ｔ ｏ ｎ ｅ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｆ ｏ ｍ ；ｃ ｒ ｏ ｍｐ ｅ ｎ ｓ ａ ｔ ｅ； Ｓ ＮＲ ； ｒ ａ ｎ ｇ ｅ － ｃ ｅ ｌ ｌ － ｃ ｒ ｏ ｓ ｓ ｉ ｎ ｇ
ａ 竹技 ２ ０ １ ３ 年 第 ２ ６ 卷 第 ６ 期
Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ Ｓ ｃ ｉ ． ＆Ｔ ｅ ｃ ｈ ． ／ Ｊ ｕ ｎ ｅ ． １ ５． ２ ０ １ ３
基于 Ｋ ｅ ｙ ｓ ｔ ｏ ｎ ｅ变换 的长 时 间相 参 积 累研 究
李春林 ，吴琳 拥
（ 四川九洲 电器集团 第 ２研究所 ，四川 绵 阳 ６ ２ １ ０ ０ ０ ） 摘 要 长时间相参积累是提 高弱小 目标检测的一种有效方法，但随着积 累时间的增加，会 产生目标跨距 离单元走动 的问题。文中在信号处理算法中引入 Ｋ ｅ ｙ ｓ ｔ ｏ ｎ ｅ变换来补偿距 离走动带来的影响，可以在不需要先验速度信息的情况下 ，实现 目标的长时间积 累。仿真实验验证了 Ｋ ｅ ｙ ｓ ｔ ｏ ｎ ｅ变换 实现距离走动补偿的有效性，并形成了一套较 完整的雷达信号处理算法。