Keystone超高速目标探测中的距离补偿技术(3)
1.2.1 超高速目标回波建模
若要对超高速目标进行检测，那么我们所要做的第一项工作就是对目标回波进行建模。二十世纪中期，在了解了目标回波信号的特征的基础上，科学家Bello建立了传输信道模型，并通过不断地研究计算，推导得到了目标回波的相关参数估计的最小方差，这些参数包括回波的时延、多普勒率等[5]。在Bello推导的时延函数的基础上，科学家Kelly把时延函数用一个二次函数建模，该二次函数由距离、速度和加速度表示，并研究了三个参数在测量中获得的最终的精度，之后他又建立了加速度目标回波模型，提出了更优的模糊函数理论[6]。在这些研究成果的基础上，人们将时延函数以二项式形式建模，并普遍使用将对加速运动目标测速时的雷达回波信号建模为线性调频信号（LFM)的方式。
近年来，随着超高速飞行器的快速发展，越来越多的学者在已有研究的基础上，对超高速目标的回波建模进行了进一步探索，并获得了相关成果。对于超高速匀速直线运动目标，陈建军对其相关运动特性进行了分析，推导认为超高速匀速直线运动目标应该用一个多项式相位调频信号进行建模[7]，而李文臣研究了匀速和匀加速运动两种情形，将两种情况下的高速目标回波都用线性调频信号来等效[8]。
由上述学者们的研究成果可知，超高速运动目标不管是匀速还是匀加速运动，目标的回波信号延时都可以用一个多项式函数表示，目标的回波信号可以通过近似为线性调频信号来进行建模分析。
1.2.2 超高速目标回波距离走动补偿技术
超高速运动目标在进行雷达检测时会出现跨距离门走动现象，从而导致回波能量不能较好聚集，直接影响后续分析。为了解决该现象，提高相参积累性能，许多学者对该问题进行了研究，得到了相应的研究成果。目前主要的研究成果有Keystone变换法、包络插值移位算法、距离门拉伸算法等。对于Keystone变换法，至今研究所得的Keystone算法中比较常用的有sinc插值法、离散傅里叶变换法和Chirp-Z变换法。张顺生和曾涛通过研究将Keystone变换用于脉冲多普勒雷达的相关检测应用中[9]，高玉祥等人通过计算比较得到所有回波脉冲峰值位置的方差，将最小方差法与Keystone变换相结合，以此来有效补偿距离走动[10]。对于包络插值移位算法，陈远征、朱永峰等学者，在对高速目标回波包络走动的影响进行了具体的分析之后，提出了相应的基于包络插值的积累方法，主要是在离散采样时通过插值运算对信号的复包络进行重构，再进行移位，最终完成距离补偿，实现包络对齐[11]。朱永锋、李为民等学者对实现距离走动补偿的方法进行了创新，他们采用了多波束驻留和时频分析技术同时使用的方式，除此之外，他们还研究出得到了包络插值移位补偿的具体算法。王俊和张守宏等人提出的距离门拉伸算法是通过分析多个距离单元具体的回波信息，对走动的距离单元进行相应处理，从而使能量得到聚集。
由于包络插值移位算法和距离门拉伸算法对于于信噪比较低情况下的超高速目标探测不适用，包络插值移位算法还有一个不足是在使用前必须对超高速运动目标的速度有一个精确估计，这些原因使得这两种方式在实际中并不实用。而Keystone变换不仅适应于多目标的检测，而且不需要提前预估目标运动速度，因此，Keystone变换被普遍研究和应用。
1.3 论文主要章节安排
对于当代超高速飞行器快速发展所带来的雷达探测所面临的挑战，本文在掌握脉冲压缩雷达工作原理的基础上，对高速目标的运动特性进行了相关研究，在此基础上，以线性调频脉冲压缩雷达波形为背景，建立了超高速目标的回波模型，研究了距离补偿的相关算法，并对Keystone算法进行了深入研究。主要内容安排如下：
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