在距離多普勒處理中使用Keystone變換進(jìn)行距離徙動校正

常規(guī)的距離多普勒處理采集相干處理時間(CPI)內(nèi)快時間/慢時間數(shù)據(jù)，并對所有距離單元的做慢時間維的離散傅里葉變換(DFT)，形成距離多普勒矩陣。

目標(biāo)在CPI內(nèi)處理時需要保持在同一個距離單元內(nèi)。

在這種情況下，所有的目標(biāo)檢測信息將在同一個距離單元內(nèi)，然后在慢時間進(jìn)行一維DFT將產(chǎn)生一個良好分辨的多普勒頻譜。



如果目標(biāo)在相干處理間隔內(nèi)不是穩(wěn)定在一個距離單元內(nèi)，則會發(fā)生距離徙動。

目標(biāo)多普勒特征將在距離與多普勒維度產(chǎn)生模糊。這里的圖像模糊是因?yàn)椴糠帜繕?biāo)特征峰出現(xiàn)在不止一個距離單元上。

多普勒維的圖像模糊是因?yàn)槿魏我粋€距離單元只包含了部分目標(biāo)特征峰。

由于給定距離單元內(nèi)的多普勒分辨率與該距離單元內(nèi)的信號持續(xù)時間成反比，持續(xù)時間的縮短將會降低多普勒分辨率(拓寬了主瓣)。



快速移動目標(biāo)的距離徙動現(xiàn)象顯然更加嚴(yán)重。寬帶系統(tǒng)具有精細(xì)的距離分辨率，因此距離單元之間的間隔將變得更小，所以給定的位移將跨越更多的距離單元，由此可得寬帶系統(tǒng)中的距離徙動現(xiàn)象更為嚴(yán)重。

距離徙動的主要影響因素包括目標(biāo)的運(yùn)動速度、雷達(dá)的工作頻率、雷達(dá)與目標(biāo)的相對位置等等。在實(shí)際的雷達(dá)信號處理中，需要對距離徙動進(jìn)行校正，以提高雷達(dá)的定位精度。

多普勒處理是雷達(dá)信號處理的一個重要環(huán)節(jié)，它是指根據(jù)雷達(dá)回波的多普勒頻移來確定目標(biāo)的速度和方位。

在實(shí)際應(yīng)用中，由于雷達(dá)的工作環(huán)境復(fù)雜多變，目標(biāo)的運(yùn)動速度和方向也會不斷變化，這就導(dǎo)致了多普勒頻譜中的距離徙動，進(jìn)而影響了雷達(dá)目標(biāo)的檢測和定位精度。為了解決這個問題，就需要進(jìn)行距離徙動校正。



上圖是三個點(diǎn)目標(biāo)采用Keystone變換之前的距離-多普勒頻譜，從中可以看出零速度目標(biāo)頻譜聚焦良好，另外兩個目標(biāo)產(chǎn)生模糊，模糊程度隨速度的增加而增加(更多的距離徙動)。

Keystone變換則是一種有效的距離徙動校正方法，它的基本原理是將多普勒頻譜中的距離徙動轉(zhuǎn)化為時間徙動，然后通過時間徙動校正來消除距離徙動的影響。

具體來說，Keystone變換首先將原始的多普勒頻譜轉(zhuǎn)化為Keystone頻譜，然后再對Keystone頻譜進(jìn)行時間徙動校正，最后得到校正后的多普勒頻譜。



上圖是應(yīng)用了Keystone變換的結(jié)果，可見每個目標(biāo)的特征值已重新對齊到單一的距離單元，盡管各目標(biāo)速度不同，但從圖中可以看到距離-多普勒頻譜在距離維度和多普勒維都具有良好的分辨率。

通過Keystone變換，可以有效地消除多普勒頻譜中的距離徙動，提高雷達(dá)目標(biāo)檢測和定位的精度。

因此，Keystone變換在距離多普勒處理中有著廣泛的應(yīng)用。











審核編輯：劉清