一种多机动目标径向初速度和径向加速度的估计方法技术

本发明专利技术属于雷达运动目标检测技术领域，公开了一种多机动目标径向初速度和径向加速度的估计方法，其具体步骤为：对雷达回波进行脉冲压缩；对脉冲压缩结果沿脉冲维进行相干积累；对相干积累结果进行二维恒虚警检测，确定多机动目标信号所在的距离单元；提取多机动目标所在距离单元的回波信息；对目标所在距离单元信号估计噪声功率和噪声的检测门限；目标所在距离单元相干积累后多普勒信息与噪声检测门限比较，确定目标最大限度径向速度和径向加速度的范围；基于CS稀疏分解法对多机动目标进行参数粗略估计；基于CS理论对机动目标利用逐次逼近法进行参数的高精度估计；得到所有被检测到的各个机动目标径向初速度和加速度满足高精度的估计值。

【技术实现步骤摘要】
一种多机动目标径向初速度和径向加速度的估计方法
本专利技术涉及雷达
和雷达运动目标检测技术，具体说是公开了一种高分辨的多机动目标参数估计的方法，可用于多机动目标的检测和跟踪。
技术介绍
在雷达系统中，对于距离相近的多机动目标的雷达信号检测和分辨能力的研究是一个重要难题。雷达在信号处理阶段获取机动目标的径向初速度和加速度信息对改善机动目标检测和跟踪性能具有重要影响。机动目标的雷达回波不仅含有目标速度引起的多普勒调制项，而且目标加速度引起的二次相位项也对回波信号产生时变调制，加速度的调制会使雷达回波多普勒频谱展宽，导致傅里叶谱分析方法信噪比下降，分辨率降低。对多机动目标的径向初速度和径向加速度的估计即可转化为对多线性调频(Linearfrequencymodulation，LFM)信号的初始频率和调频斜率的提取问题。目前已有的对LFM信号的参数估计方法，本质上都可归结为一个多变量的最优化问题。其中基于最大似然思想的解线性调频法(Dechirping)计算量稍小，工程实现简单，但是在处理多分量信号时存在虚假交叉项的干扰、强弱信号难以分离和抗噪能力比较弱的问题。近年来，基于时频分析工具本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多机动目标径向初速度和径向加速度的估计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，利用雷达向位于同一距离单元的多机动目标发射信号，并利用雷达接收经所述多机动目标反射的原始回波数据；对原始回波数据进行脉冲压缩，得到脉冲压缩后的回波数据矩阵X；X＝[X1,X2,...,Xi,...,XN]，Xi表示第i个距离单元的脉冲压缩后的回波数据，i＝1,2,...,N，N为每个脉冲对应的距离单元数；对脉冲压缩后的回波数据矩阵X沿脉冲维做相干积累，得到相干积累数据矩阵Y；对相干积累数据矩阵Y进行二维恒虚警检测，得出所述多机动目标所在的距离单元的序号n0，1≤n0≤N；从脉冲压缩后的回波数据矩阵X中提取所述多机...

【技术特征摘要】
1.一种多机动目标径向初速度和径向加速度的估计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，利用雷达向位于同一距离单元的多机动目标发射信号，并利用雷达接收经所述多机动目标反射的原始回波数据；对原始回波数据进行脉冲压缩，得到脉冲压缩后的回波数据矩阵X；X＝[X1，X2，...，Xi，...，XN]，Xi表示第i个距离单元的脉冲压缩后的回波数据，i＝1，2，...，N，N为每个脉冲对应的距离单元数；对脉冲压缩后的回波数据矩阵X沿脉冲维做相干积累，得到相干积累数据矩阵Y；对相干积累数据矩阵Y进行二维恒虚警检测，得出所述多机动目标所在的距离单元的序号n0，1≤n0≤N；从脉冲压缩后的回波数据矩阵X中提取所述多机动目标所在距离单元的脉冲压缩后的回波数据步骤2，确定机动目标径向初速度的最小值vmin、机动目标径向初速度的最大值vmax、机动目标径向加速度的最大值amax、以及机动目标径向加速度的最小值amin；设置径向初速度一次搜索步长为Δv1和径向加速度一次搜索步长为Δa1，在径向初速度一次离散搜索区间[vmin，vmax]内，从vmin开始每隔Δv1获取一个径向初速度搜索值，得到P个径向初速度搜索值；在径向加速度一次离散搜索区间[amin，amax]，从amin开始每隔Δa1获取一个径向加速度搜索值，得到Q个径向加速度搜索值；P×Q＞M，M为雷达发射的脉冲个数；步骤3，建立第一超完备原子库Φ：其中，p＝1，2，...，P，q＝1，2，...，Q，Φ为M×L维的矩阵，L＝P×Q；为：表示第p个径向初速度搜索值；表示第q个径向加速度搜索值；n＝1，2，...，M，Tr为雷达发射信号的脉冲重复周期，上标T表示矩阵或向量的转置；得出第一超完备原子库Φ下的稀疏分解方程：其中，α为L×1维的列向量，Z为已知的随机噪声残余分量，Z为M×1维的矢量；然后将符合第一超完备原子库Φ下的稀疏分解方程的α的解输入关于第一超完备原子库Φ下的稀疏分解的优化模型中，得出α的最优化一次稀疏解所述关于第一超完备原子库Φ下的稀疏分解的优化模型为：其中，γ表示设定的正则化参数，||·||2表示求2范数，||·||1表示求1范数；在得出α的最优化一次稀疏解之后，将中非零元素的个数K作为机动目标的个数；确定中第g个非零元素的行序号dg，g＝1，2，...，K；得出第g个机动目标径向初速度的一次估计值和径向加速度的一次估计值当dg％Q≠0时，当dg％Q＝0时，其中，dg％Q表示dg除以Q后所得余数，表示第个径向初速度搜索值，表示第dg％Q个径向加速度搜索值，表示第个径向初速度搜索值，表示向下取整。2.如权利要求1所述的一种多机动目标径向初速度和径向加速度的估计方法，其特征在于，在步骤1中，第i个距离单元的脉冲压缩后的回波数据Xi为：Xi＝[xi(1)，xi(2)，...，xi(j)，...，xi(M)]T，Xi维数为M×1，j＝1，2，...，M，M为雷达发射的脉冲个数，[·]T表示矩阵或向量的转置；在步骤1中，所述相干积累数据矩阵Y为：Y＝[Y1，Y2，...，Yi，...，YN]，其中，Yi表示第i个距离单元的多普勒数据，Yi＝[yi(1)，yi(2)，...，yi(j)，...，yi(M)]T；在步骤2中，首先，计算所述多机动目标所在距离单元的脉冲压缩后的回波数据的噪声功率其中，nt∈[1，2，...，N]且nt≠n0，表示第nt个距离单元的脉冲压缩后的回波数据，表示对中的元素求均值；然后，得出噪声检测门限G，Pfa表示设定的虚警概率值；将第n0个距离单元的多普勒数据取模值，得到多普勒模值向量确定多普勒模值向量中超过噪声检测门限G的第一个元素所对应的多普勒通道序号m1、以及多普勒模值向量中超过噪声检测门限G的最后一个元素所对应的多普勒通道序号m2；得出最小多普勒通道序号mmin，mmin＝m1-Δn；得出最大多普勒通道序号mmax，mmax＝m2+Δn；Δn为设定的自然数；确定多普勒频率的最小值fmin为：确定多普勒频率的最大值fmax为：Tr为雷达发射信号的脉冲重复周期；确定机动目标径向初速度的最小值vmin为：表示向下取整，λ为雷达发射信号的波长；确定机动目标径向初速度的最大值vmax为：表示向上取整；计算出机动目标径向加速度的最大值amax：其中，λ为雷达发射信号的波长，Δfsp表示机动目标在M个脉冲内机动目标多普勒展宽，Tc＝MTr；确定机动目标径向加速度的最小值amin为：amin＝-amax。3.如权利要求1所述的一种多机动目标径向初速度和径向加速度的估计...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏洪涛，刘丽娇，刘宏伟，刘子威，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61