Keystone超高速目标探测中的距离补偿技术(2)
4.3.1 离散傅里叶变换法 18
4.3.2 sinc插值法 21
4.3.3 Chirp-Z变换算法 23
4.4 Keystone算法比较 25
致 谢 28
参考文献29
1 绪论
1.1 研究背景及意义
二十世纪，因探测需要人类发明了雷达，人类主要通过它来发现目标并测定目标的空间位置。之后随着技术的不断进步，雷达的应用范围越来越广，如天气预报、资源探测、军事防御、天体研究等，雷达的功能也越来越强大，从最初的探测发展到如今的目标测速、目标识别等功能。其中，在军事上的应用尤为突出，特别是在现代战争中，雷达有着至关重要的作用，其技术已经成为世界各国军事研究的重点。近半个世纪，随着科学技术的迅猛发展，军用雷达技术也得到了快速的提高，在警戒、防空、侦查、搜索、控制、制导、预警等各个领域都发挥着不可替代的作用[1]。
然而归根结底，在实际的军事应用中，雷达主要实现的功能就是对目标进行探测和定位。雷达工作的主要原理为：发射机产生的电磁能量通过收发转换开关后传送给天线，天线再将这些能量向外辐射形成电磁波，电磁波遇到目标后，产生反射从而会向雷达方向反射一部分电磁波能量，这些能量将被雷达天线获取，送回接收机，形成回波信号。回波信号经过相关处理后能提供有效信息，从中可以推导出目标的距离、速度等信息。其中雷达对目标测速的传统方法是根据多普勒频移原理，对单个回波信号脉压，对多个信号进行相参积累，最后通过恒虚警检测获得有关目标速度的信息[2]。
然而随着科技的发展，空中飞行目标的速度越来越快。现代飞行器的速度已经可以达到马赫级，甚至可以超越声音的传播速度，特别是无人机速度已经可以达到10马赫，其中美国研制的X-37B超声速飞行器是典型代表，它可以以5-25马赫的速度飞行[3],也有越来越多的战斗机具备超音速飞行的能力。导弹的速度也已到达超音速，甚至越来越快，在加速推进中的洲际导弹的速度可达到约20马赫。对这些超高速军事目标的测速是国防安全文护中必不可少的环节，准确测速也变得越来越重要。飞行目标快速发展，则对飞行目标进行探测的雷达也必须获得相应发展，否则必定会被淘汰。其中典型的就是传统测速方法不再能精确的对超高速目标进行检测。超高速目标由于短时间内运动距离较大，会使得目标与雷达之间的径向距离的变化率呈现出较高的变化次幂，回波信号会剧烈波动，在相参积累时回波能量不能有效积累，主要表现在：一.包络跨距离单元走动问题,即在一定的积累时间内超高速目标运动距离较大，超过了一个距离门，使得反射的不同周期的脉冲不能位于同一距离门内，直接导致回波能量分散；二.回波相位变化问题，即超高速目标的运动导致回波的多普勒频率不再是一个常数，相位存在高次变化，也将导致能量不能有效聚集。
在实际测速中要想提高检测性能，则需对回波信号有效地提取相关信息，直接相关的就是要满足信噪比，通常通过增加积累时间来实现该目的，然而在对超高速目标测量时增加积累时间容易产生“三跨”现象（跨距离单元、跨多普勒单元和跨波束走动）[4]，两者之间存在矛盾。为了解决这一矛盾，提高对超高速运动目标速度测量的准确度，我们首先要对回波的距离走动进行补偿，本文主要对超高速目标建模及距离补偿方法进行了相关研究和讨论。
1.2 国内外研究现状
二十世纪初，人类发明了飞机，自此，随着科技的迅速发展，飞行器不断获得改进和提高，在经历了亚音速和音速阶段后，超音速飞行器出现在我们的视野中，近几十年，飞行器又一次获得了飞跃性的发展，出现了高超音速飞行器（一般指有超5倍音速飞行速度的飞行器）。高超音速飞行器的问世带来的直接问题便是传统雷达检测方法不再适用，因此，许多学者对该问题进行了研究，并且还在不断改进，与超高速目标探测距离补偿技术有关的研究成果主要有以下两方面：
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