一种宽带复合双基地雷达锥体目标物理尺寸估计方法技术

一种宽带复合双基地雷达锥体目标物理尺寸估计方法，该方法有七大步骤。步骤一：建立复合双基地雷达观测模型；步骤二：获取单/双基地一维距离像；步骤三：提取单/双基地散射中心位置；步骤四：利用目标对称结构求解中间变量；步骤五：利用跟踪数据估计双基地角；步骤六：联合求解锥体高度和底面半径；步骤七：连续观测求平均值。本发明专利技术直接获得的是目标物理尺寸，不受目标姿态的影响，特征稳定，方法简单实用，有利于快速微动目标的特征提取。

【技术实现步骤摘要】

：本专利技术涉及一种宽带复合双基地雷达锥体目标物理尺寸估计方法——它基于电磁散射理论、参数估计方法获得锥体目标物理尺寸(高度和底面半径)。属于雷达目标特性

技术介绍
：复合双基地雷达指在现有单基地雷达基础上增加一个接收站，构成两个视角同时观测的雷达系统，即T/R-R双基地雷达。一个无源接收机的成本比一部完整的雷达低很多，而获得的收益很大，无源接收机本身具有反隐身、抗干扰等潜在优势，而通过两个视角观测的信息融合，能获得更加丰富、稳定的目标信息，从而提升现有雷达的目标识别能力。宽带雷达能获得目标的一维距离像、二维逆合成孔径雷达(ISAR)像、三维ISAR像，一维距离像长度被用于目标的识别，但是一维距离像长度仅是目标在雷达视线上的投影，姿态敏感性太强，稳定性较差；从ISAR像能够获得较为稳定的结构特征，但仍然受目标姿态的影响。空间目标通常为锥形结构或锥柱结合体，具有典型的对称结构，且空间目标除质心平动外还存在绕质心运动(即进动、章动等微运动)，目前，研究者们所关注的特征主要包括结构特征(形状、尺寸等)和微动特征。目标的结构特征主要通过一维距离像、二维ISAR像，三维ISAR像获得。而通过一维距离像、二维ISAR和三维ISAR获取目标结构特征，特别是物理尺寸，通常需要知道目标的微动特征，如进动角速度、进动角等，但是这些参数的估计通常又需要知道目标的结构特征，这就构成了一个循环难题。本专利技术提出采用宽带复合双基地雷达联合观测，仅单次照射便可获得该类目标的物理尺寸(高度和底面半径)，不需要知道目标的微动参数，就能快速获得目标的稳定特征。
技术实现思路
：本专利技术的目的在于针对现有单基地雷达难以获得锥体目标物理尺寸的难题，提出一种宽带复合双基地雷达锥体目标物理尺寸估计方法。该方法通过T/R-R复合双基地雷达同时观测获得的两个视角的一维距离像，利用锥形目标的散射中心位置以及其对称特性，建立联合方程组，通过求解方程组获得锥体目标高度和底面半径，物理意义明确。实现本专利技术的技术方案是，首先建立宽带T/R-R复合双基地雷达锥体目标成像模型，通过T/R-R复合双基地雷达同时获得单/双基地一维距离像，并分别提取锥体目标对应的单/双基地散射中心位置，利用锥体目标对称特性先分别估计中间变量，然后结合双基地几何配置构建联合方程组，通过方程组求解获得锥体目标高度和底面半径。本专利技术一种宽带复合双基地雷达锥体目标物理尺寸估计方法，该方法的具体步骤如下：步骤一：建立复合双基地雷达观测模型以锥体目标底面中心为原点建立直角坐标系，根据目标对称特性设定观测的单/双基地散射中心位置，即获得单/双基地一维距离像雷达观测模型。步骤二：获取单/双基地一维距离像对运动补偿后的目标回波进行处理，采用超分辨方法获得单/双基地一维距离像。步骤三：提取单/双基地散射中心位置采用峰值检测法提取单/双基地一维距离像中的散射中心，分别构建方程组。根据单基地一维距离像提取目标三个散射中心位置参数为(Δ1，Δ2，Δ3)，可获得三个方程：RT+lcosβT=Δ1RT-lcosβT=Δ2RT-hsinβT=Δ3---(1)]]>上述式中的符号分别说明如下：RT为T/R站与目标质心的距离，l为锥体底面半径，h为锥体高度，βT为T/R站俯仰角，Δ1，Δ2，Δ3分别为散射中心C、B、A对应的距离。根据双基一维距离像提取目标三个散射中心位置参数为(Δ4，Δ5，Δ6)，可获得三个方程：上述式中的符号分别说明如下：RR分别为R站与目标质心的距离，为T/R站视线与散射中心D位置矢量间的夹角∠DOT，为R站视线与散射中心D位置矢量间的夹角∠DOR，Δ4，Δ5，Δ6分别为散射中心D、E、A对应的双基地距离。步骤四：利用目标对称结构求解中间变量锥体目标底面边缘散射中心具有对称性，据此可以抵消掉一些参数，从而求解出一些中间变量。利用锥体目标对称结构，分别求解中间变量(T1，T2，T3，T4)如下所示：T1=Δ1-Δ22T2=Δ1+Δ2-2Δ32T3=Δ4-Δ52T2=Δ4+Δ5-2Δ62-Δ1+Δ2-2Δ32---(3)]]>式中的符号说明如下：T1，T2，T3，T4分别为四个中间变量。于是，可以得到四个方程：步骤五：利用跟踪数据估计双基地角先通过跟踪获得目标与发射站、接收站间的距离；然后利用三角关系获得双基地角估计值，从而获得一个由空间角度关系确定的辅助方程。该方程是：cosβ＝sinαRcosβTcosβR+sinβTsinβR(5)式中的符号说明如下：β为双基地角，αR和βR分别为R站视线的方位和俯仰角。步骤六：联合求解锥体高度和底面半径联合步骤四和步骤五中的方程(4)(5)，可求解得到锥体高度和底面半径。该底面半径为:l~=T32-T12(1+T4T2)24cos2(β/2)-(1+T4T2)2---(6)]]>该锥体高度为:h~=T2l~l~2-T12---(7)]]>式中的符号说明如下：分别为底面半径和锥体高度估计值。步骤七：连续观测求平均值通过连续观测，多次估计后统计平均，可获得更高的估计精度。采用本专利技术可取得以下技术效果1、本专利技术通过增加一个低成本的接收机，克服了现有单基地雷达观测信息不全，难以在短时间内获得目标物理尺寸的局限，方法简单实用；2、本专利技术直接获得的是目标物理尺寸，不受目标姿态的影响，特征稳定；3、本专利技术通过单次照射即可获得目标的物理尺寸，估计速度快，有利于快速微动目标的特征提取。附图说明图1为本专利技术的总体流程图。图2为本专利技术建立的锥体目标双基地观测模型。图3a为本专利技术获取的单基地一维距离像。图3b为本专利技术获取的双基地一维距离像。图4a为本专利技术获得的底面半径误差图。图4b为本专利技术获得的高度估计误差图。图中符号说明如下：O为坐标原点，A为锥顶对应的散射中心，B、C为TR站观测的底面边沿散射中心，D、E为R站观测的散射中心，RT为T/R站与目标质心的距离，l为锥体底面半径，h为锥体高度，βT为T/R站俯仰角，RR分别为R站与目标质心的距离，β为双基地角，αR和βR本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种宽带复合双基地雷达锥体目标物理尺寸估计方法，其特征在于：该方法的具体步骤如下：步骤一：建立复合双基地雷达观测模型以锥体目标底面中心为原点建立直角坐标系，根据目标对称特性设定观测的单/双基地散射中心位置，即获得单/双基地一维距离像雷达观测模型；步骤二：获取单/双基地一维距离像对运动补偿后的目标回波进行处理，采用超分辨方法获得单/双基地一维距离像；步骤三：提取单/双基地散射中心位置采用峰值检测法提取单/双基地一维距离像中的散射中心，分别构建方程组；根据单基地一维距离像提取目标三个散射中心位置参数为(Δ1，Δ2，Δ3)，获得三个方程：RT+l cosβT=Δ1RT-l cosβT=Δ2RT-h sinβT=Δ3---(1)]]>式中的符号分别说明如下：RT为T/R站与目标质心的距离，l为锥体底面半径，h为锥体高度，βT为T/R站俯仰角，Δ1，Δ2，Δ3分别为散射中心C、B、A对应的距离；根据双基一维距离像提取目标三个散射中心位置参数为(Δ4，Δ5，Δ6)，获得三个方程：式中的符号分别说明如下：RR分别为R站与目标质心的距离，为T/R站视线与散射中心D位置矢量间的夹角∠DOT，为R站视线与散射中心D位置矢量间的夹角∠DOR，Δ4，Δ5，Δ6分别为散射中心D、E、A对应的双基地距离；步骤四：利用目标对称结构求解中间变量锥体目标底面边缘散射中心具有对称性，据此抵消掉一些参数，从而求解出一些中间变量；利用锥体目标对称结构，分别求解中间变量(T1，T2，T3，T4)如下所示：T1=Δ1-Δ22T2=Δ1+Δ2-2Δ32T3=Δ4-Δ52T4=Δ4+Δ5-2Δ62-Δ1+Δ2-2Δ32---(3)]]>式中的符号说明如下：T1，T2，T3，T4分别为四个中间变量；于是，得到四个方程：步骤五：利用跟踪数据估计双基地角先通过跟踪获得目标与发射站、接收站间的距离；然后利用三角关系获得双基地角估计值，从而获得一个由空间角度关系确定的辅助方程，该方程是：cosβ＝sinαRcosβTcosβR+sinβTsinβR   (5)式中的符号说明如下：β为双基地角，αR和βR分别为R站视线的方位和俯仰角；步骤六：联合求解锥体高度和底面半径联合步骤四和步骤五中的方程(4)(5)，求解得到锥体高度和底面半径；该底面半径为:l~=T32-T12(1+T4T2)24cos2(β/2)-(1+T4T2)2---(6)]]>该锥体高度为:h~=T2l~l~2-T12---(7)]]>式中的符号说明如下：分别为底面半径和锥体高度估计值；步骤七：连续观测求平均值通过连续观测，多次估计后统计平均，获得更高的估计精度。...

【技术特征摘要】
1.一种宽带复合双基地雷达锥体目标物理尺寸估计方法，其特征在于：该
方法的具体步骤如下：
步骤一：建立复合双基地雷达观测模型
以锥体目标底面中心为原点建立直角坐标系，根据目标对称特性设定观测
的单/双基地散射中心位置，即获得单/双基地一维距离像雷达观测模型；
步骤二：获取单/双基地一维距离像
对运动补偿后的目标回波进行处理，采用超分辨方法获得单/双基地一维距
离像；
步骤三：提取单/双基地散射中心位置
采用峰值检测法提取单/双基地一维距离像中的散射中心，分别构建方程组；
根据单基地一维距离像提取目标三个散射中心位置参数为(Δ1，Δ2，Δ3)，获
得三个方程：
RT+lcosβT=Δ1RT-lcosβT=Δ2RT-hsinβT=Δ3---(1)]]>式中的符号分别说明如下：
RT为T/R站与目标质心的距离，l为锥体底面半径，h为锥体高度，βT为T/R
站俯仰角，Δ1，Δ2，Δ3分别为散射中心C、B、A对应的距离；
根据双基一维距离像提取目标三个散射中心位置参数为(Δ4，Δ5，Δ6)，获得
三个方程：
式中的符号分别说明如下：
RR分别为R站与目标质心的距离，为T/R站视线与散射中心D位置矢量
间的夹角∠DOT，为R站视线与散射中心D位置矢量间的夹角∠DOR，
Δ4，Δ5，Δ6分别为散射中心D、E、A对应的双基地距离；
步骤四：利用目标对称结构求解中间变量
锥体目标...

【专利技术属性】
技术研发人员：艾小锋，冯德军，赵锋，刘进，杨建华，李永祯，肖顺平，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科学技术大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43