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一种基于GPS卫星信号的目标特征提取方法、装置及系统制造方法及图纸

技术编号:19008470 阅读:29 留言:0更新日期:2018-09-22 08:27
本发明专利技术涉及一种基于GPS卫星信号的目标特征提取方法、装置及系统,属于雷达技术领域。包括:在相同的频域和时域上接收第一、第二、第三、第四信号,第一信号来自GPS卫星发射的电磁波,第二、第三、第四信号均来自GPS卫星发射至目标并反射的电磁波;对第一信号进行频域滤波,获得第一峰值角度向量、第一峰值频率向量、GPS电文信息向量、第一峰值位置信息向量及GPS卫星位置信息向量;对第二、三、四信号分别进行平滑滤波计算,获得第一、第二、第三目标场景信息重构矩阵;对第一、第二、第三目标场景信息重构矩阵进行平滑滤波、模糊化计算、阈值判决、速度计算,获得目标特征,包括其位置和速度。该方法填补了该领域的空白。

Target feature extraction method, device and system based on GPS satellite signal

The invention relates to a target feature extraction method, device and system based on GPS satellite signal, belonging to the radar technical field. It includes: receiving the first, second, third and fourth signals in the same frequency domain and time domain, the first signal comes from the electromagnetic wave emitted by GPS satellite, the second, third and fourth signals come from the electromagnetic wave emitted by GPS satellite to the target and reflected; filtering the first signal in frequency domain to obtain the first peak angle vector and the first peak angle vector. Peak frequency vectors, GPS message information vectors, first peak position information vectors and GPS satellite position information vectors; smoothing filtering calculation of the second, third and fourth signals respectively to obtain the first, second and third target scene information reconstruction matrix; smoothing the first, second and third target scene information reconstruction matrix. Sliding filter, fuzzification calculation, threshold judgment, velocity calculation, target features, including its position and speed. This method fills the gap in this field.

【技术实现步骤摘要】
一种基于GPS卫星信号的目标特征提取方法、装置及系统
本专利技术涉及一种目标特征提取方法,具体涉及一种基于GPS卫星信号进行目标特征提取的方法、装置及系统,属于雷达

技术介绍
目标特征提取技术在国防事业和民用需求方面展现了广泛的应用前景。在军事领域,地面运动目标成像系统能够进行战场态势评估,作战控制与指导等;在民用领域,该系统能够对交通进行管制,对环境进行监控等。现有的相关目标特征提取系统及方法方面的专利如《一种基于小波多尺度分析的微动目标特征提取方法及系统》,《一种用于超宽带穿墙雷达中多人体目标检测的系统及方法》等系统均包含发射机和接收机,皆属于单基地主动式系统,由于发射机成本较高,因此整套系统造价昂贵。此外,主动式系统在实际操作中主动发射电磁波,因此极易被察觉,因此其系统隐蔽性,安全性较差。再者,上述现有技术方案的照射源均只有一个,因此观测角度较为单一,获取的信息量较为有限。综上,上述方案在实际运用中有一定的技术限制。
技术实现思路
鉴于此,本专利技术的目的是提供一种基于GPS卫星信号来进行目标特征提取的方法、装置及系统,其输出为观测目标的速度与位置信息。为达到上述目的,本专利技术提供的技术方案是这样实现的:一种基于GPS卫星信号的目标特征提取方法,其特征在于,包括:信息接收模块在相同的频域和时域上接收第一、第二、第三、第四信号,所述第一信号来自GPS卫星发射的电磁波,所述第二、第三、第四信号均来自GPS卫星发射至目标并反射的电磁波;对所述第一信号进行频域滤波,获得第一峰值角度向量、第一峰值频率向量、GPS电文信息向量、第一峰值位置信息向量及GPS卫星位置信息向量;对所述第二、三、四信号分别进行平滑滤波计算,获得第一、第二、第三目标场景信息重构矩阵;对所述第一、第二、第三目标场景信息重构矩阵进行平滑滤波、模糊化计算、阈值判决、速度计算,获得目标特征,包括其位置和速度。进一步的,对所述第一信号进行频域滤波,获得第一峰值角度向量、第一峰值频率向量、GPS电文信息向量、第一峰值位置信息向量及GPS卫星位置信息向量,具体包括:对所述第一信号按照一个GPS信号码长为一个处理单元进行处理,将GPS根信号进行升采样,获得与所述第一信号相同的采样率的采样根信号,将第一信号与所述采样根信号进行解扩频处理,并计算第一峰值向量;对第一峰值向量进行角度提取处理,获得所述第一峰值角度向量,对所述第一峰值角度向量进行差分峰值检测,获得所述GPS电文信息向量、所述第一峰值频率向量及所述第一峰值位置信息向量;对所述GPS电文信息向量进行解码,获得GPS卫星位置信息向量。进一步的,所述GPS卫星信号选自三种不同频段中的一种,分别为L1频段,L2频段和L5频段,其中,L1频段的频点中心为1575.42MHz,带宽为25MHz;L2频段的频点中心为1227.60MHz,带宽为25MHz;L5频段的频点中心为1176.45MHz,带宽为25MHz;优选情况是选自L2频段。进一步的,对所述第二、三、四信号分别进行处理,获得第一、第二、第三目标场景信息重构矩阵,其中,所述第一目标场景信息重构矩阵方法包括:对所述第二信号基于一个GPS信号码字长度为行长度进行串并变换,获得第二信号矩阵;对所述第一峰值角度向量、所述第一峰值频率向量、所述GPS电文信息向量、所述第一峰值位置信息向量以及GPS基带信号进行计算,获得参考矩阵;对所述第二信号矩阵、所述参考矩阵及所述GPS卫星位置信息向量进行时域二维匹配滤波计算,获取第一目标场景信息重构矩阵;根据所述第三、四信号分别获取所述第二、第三目标场景信息重构矩阵的方法与所述第一目标场景信息重构矩阵的获取方法一致。进一步的,对所述第一、第二、第三目标场景信息重构矩阵进行平滑滤波、模糊化计算、阈值判决、速度计算,获得目标特征,包括其位置和速度,具体包括:对所述第一、第二目标场景信息重构矩阵进行平滑滤波处理,获得第一特征矩阵;对所述第一、第三目标场景信息重构矩阵进行平滑滤波处理,获得第二特征矩阵;对所述第一特征矩阵及所述第二特征矩阵进行模糊化计算,获得场景信息特征矩阵,对所述场景信息特征矩阵去除冗余信息,获取第二场景特征矩阵,对所述第二场景特征矩阵进行信噪比阈值判决、角度-速度变化,获得目标的位置与速度。本专利技术还提供一种基于GPS卫星信号的目标特征提取装置,其特征在于,包括:信息接收模块,用于在相同的时域和频域上接收第一信号、第二信号、第三信号和第四信号;所述第一信号来自GPS卫星发射的电磁波,所述第二信号、第三信号和第四信号均来自GPS卫星发射至目标并反射的电磁波;第一处理模块,用于对所述第一信号进行频域滤波,获得第一峰值角度向量、第一峰值频率向量、GPS电文信息向量、第一峰值位置信息向量及GPS卫星位置信息向量;第二处理模块,用于对所述第二、三、四信号进行平滑滤波计算,获得第一、第二、第三目标场景信息重构矩阵;第三处理模块,用于对所述第一、第二、第三目标场景信息重构矩阵进行平滑滤波、模糊化计算、阈值判决、速度计算,获得目标特征,包括其位置和速度。本专利技术还提供一种基于GPS卫星信号的目标特征提取系统,其特征在于,包括:如上所述的目标特征提取装置。进一步地,该系统还包括定位模块,通讯模块,共享驻留模块,判定模块,主控模块;其中:所述定位模块,用于获取所述目标特征提取装置的实时位置并输出;所述通讯模块,用于将所述信息接收模块接收的信号传输入至第一处理模块;所述共享驻留模块,用于留存从通信模块,第一处理模块,第二处理模块,第三处理模块,主控模块,判定模块所获得的各类数据,亦用于所述主控模块从所述共享驻留模块中获取各类数据;所述判定模块,用于进行第一处理模块和第三处理模块中峰值判定和阈值判定计算;所述主控模块,用于对所述通讯模块,第一处理模块,第二处理模块,第三处理模块,以及判定模块进行任务调度。进一步的,所述信号接收模块包括四路接收天线,标记为第一天线,用于接收第一信号,以及第二、三、四天线,用于接收第二、三、四信号,所述第二、三、四天线地理位置分开。进一步的,所述共享驻留模块包含指引部分、信息驻留部分及共享数据部分,所述指引部分对各类共享数据部分的位置和长度进行标识,所述信息驻留部分存储所述主控模块对所述其它模块进行任务调度的信号,所述共享数据部分存储通信模块、第一处理模块、第二处理模块、第三处理模块、主控模块、判定模块间传输的各路信号。因此,根据本公开内容,具体有益效果是:1)本专利技术的目标提取装置能够提供多点照射。由于在同一时刻同一地点天上GPS卫星较多,能够对同一区域进行多点观测,提供更多的信息。2)本专利技术的目标特征提取装置能提供无覆盖照射。现有的目标特征提取技术方案均为单基地装置,由于地形的原因,极易产生阴影效应,导致部分区域未被照射。本专利技术属于双基地装置,作业拓扑结构灵活,能够有效克服阴影效应,提供无覆盖观测。3)本专利技术的目标特征提取装置属于被动式设备,因此,装置即使离目标非常近也不会被发现,操作隐蔽性高,适用于低空近距离战场监测。4)本专利技术的目标特征提取装置部署成本低,使用的硬件模块均为常用器件,价格低廉。附图说明图1是本专利技术的目标特征提取方法实现总流程示意图。图2是第一处理模块流程示意图。图3是第二本文档来自技高网...
一种基于GPS卫星信号的目标特征提取方法、装置及系统

【技术保护点】
1.一种基于GPS卫星信号的目标特征提取方法,其特征在于,包括:信息接收模块在相同的频域和时域上接收第一、第二、第三、第四信号,所述第一信号来自GPS卫星发射的电磁波,所述第二、第三、第四信号均来自GPS卫星发射至目标并反射的电磁波;对所述第一信号进行频域滤波,获得第一峰值角度向量、第一峰值频率向量、GPS电文信息向量、第一峰值位置信息向量及GPS卫星位置信息向量;对所述第二、三、四信号分别进行平滑滤波计算,获得第一、第二、第三目标场景信息重构矩阵;对所述第一、第二、第三目标场景信息重构矩阵进行平滑滤波、模糊化计算、阈值判决、速度计算,获得目标特征,包括其位置和速度。

【技术特征摘要】
1.一种基于GPS卫星信号的目标特征提取方法,其特征在于,包括:信息接收模块在相同的频域和时域上接收第一、第二、第三、第四信号,所述第一信号来自GPS卫星发射的电磁波,所述第二、第三、第四信号均来自GPS卫星发射至目标并反射的电磁波;对所述第一信号进行频域滤波,获得第一峰值角度向量、第一峰值频率向量、GPS电文信息向量、第一峰值位置信息向量及GPS卫星位置信息向量;对所述第二、三、四信号分别进行平滑滤波计算,获得第一、第二、第三目标场景信息重构矩阵;对所述第一、第二、第三目标场景信息重构矩阵进行平滑滤波、模糊化计算、阈值判决、速度计算,获得目标特征,包括其位置和速度。2.根据权利要求1所述的基于GPS卫星信号的目标特征提取方法,其特征在于:对所述第一信号进行频域滤波,获得第一峰值角度向量、第一峰值频率向量、GPS电文信息向量、第一峰值位置信息向量及GPS卫星位置信息向量,具体包括:对所述第一信号按照一个GPS信号码长为一个处理单元进行处理,将GPS根信号进行升采样,获得与所述第一信号相同的采样率的采样根信号,将第一信号与所述采样根信号进行解扩频处理,并计算第一峰值向量;对第一峰值向量进行角度提取处理,获得所述第一峰值角度向量,对所述第一峰值角度向量进行差分峰值检测,获得所述GPS电文信息向量、所述第一峰值频率向量及所述第一峰值位置信息向量;对所述GPS电文信息向量进行解码,获得GPS卫星位置信息向量。3.根据权利要求1所述的基于GPS卫星信号的目标特征提取方法,其特征在于:所述GPS卫星信号选自三种不同频段中的一种,分别为L1频段,L2频段和L5频段,其中,L1频段的频点中心为1575.42MHz,带宽为25MHz;L2频段的频点中心为1227.60MHz,带宽为25MHz;L5频段的频点中心为1176.45MHz,带宽为25MHz;优选情况是选自L2频段。4.根据权利要求1所述的基于GPS卫星信号的目标特征提取方法,其特征在于:对所述第二、三、四信号分别进行处理,获得第一、第二、第三目标场景信息重构矩阵,其中,所述第一目标场景信息重构矩阵方法包括:对所述第二信号基于一个GPS信号码字长度为行长度进行串并变换,获得第二信号矩阵;对所述第一峰值角度向量、所述第一峰值频率向量、所述GPS电文信息向量、所述第一峰值位置信息向量以及GPS基带信号进行计算,获得参考矩阵;对所述第二信号矩阵、所述参考矩阵及所述GPS卫星位置信息向量进行时域二维匹配滤波计算,获取第一目标场景信息重构矩阵;根据所述第三、四信号分别获取所述第二、第三目标场景信息重构矩阵的方法与所述第一目标场景信息重构矩阵的获取方法一致。5.根据权利要求1所述的基于GPS卫星信号的目标特征提取方法,其特征在于:对所述第一、第二、第三目标场景信息重构矩阵进行平滑滤波、模糊化计算、阈值判决、速度计算,获得目标特征,包括其位置和速度,具体包括:对所述第一、第二目标场景信息重构矩阵进行平滑滤波处理,获得第一特征矩阵;对所述第一、第三目标场景信息重构矩阵进行平滑滤波处理,获得第二特征矩阵;对所述第一特征矩阵及所述第二特征矩阵进行模糊化计算,获得场景信息特征矩阵,对所述场景信...

【专利技术属性】
技术研发人员:曾张帆邢赛楠潘永才周艳玲刘文超孙琪
申请(专利权)人:湖北大学
类型:发明
国别省市:湖北,42

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