一种基于积累等效三点法的旋翼目标微多普勒检测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于积累等效三点法的旋翼目标微多普勒检测方法，能够提高高分辨率雷达对慢速转动旋翼目标的微多普勒特征的提取能力。具体包括如下步骤：根据探测背景结合先验参数估算并设置探测雷达的扫描速率参数。探测雷达对旋翼目标进行多轮次扫描，每个轮次连续Cs次扫描提取微多普勒特征数据和分段瞬时频率曲线。利用等效步长将同一轮次的Cs次扫描得到的Cs段微多普勒特征数据等效到同一叶片旋转周期。同一轮次中，依据分段瞬时频率曲线，利用三点法估算旋翼目标的微多普勒参数。以具有一致性的多个轮次估算得到的旋翼目标的微多普勒参数任意之一或者平均值作为旋翼目标的微多普勒参数检测结果。

A micro Doppler detection method for rotor targets based on cumulative equivalent three point method

The invention discloses a rotor target micro Doppler detection method based on the accumulation equivalent three point method, which can improve the ability to extract the micro Doppler features of the high resolution radar on the slow rotating rotor target. Specifically, the following steps are taken: estimating and setting the scanning rate parameters of the detection radar according to the detection background and prior parameters. The detection radar performs multiple rounds of scanning for the rotor target, and the successive Doppler times of each round are extracted to extract the micro Doppler characteristic data and the piecewise instantaneous frequency curves. By using the equivalent step length, the Cs segment micro Doppler characteristic data obtained from the Cs scan of the same turn are equivalent to the same blade rotation period. In the same round, the three point method is used to estimate the micro Doppler parameters of the rotor target according to the piecewise instantaneous frequency curve. The micro Doppler parameters of the rotor target are estimated at any one or average value of the rotor target as a result of the micro Doppler parameter detection of the rotor target.

【技术实现步骤摘要】
一种基于积累等效三点法的旋翼目标微多普勒检测方法
本专利技术涉及目标探测识别
，具体涉及一种基于积累等效三点法的旋翼目标微多普勒检测方法。
技术介绍
微多普勒效应是对目标运动引起的回波信号变化的更为细致的探究，已知伴有振动、旋转等微运动的目标对回波信号产生的频率调制称为微多普勒效应，基于微多普勒效应所提取的目标特性，就是微多普勒特性。自微多普勒效应概念提出到现在，其应用领域已经涉及空间、空中以及地面目标的多维度探测和识别。现代战争已经发展为陆海空全方位的作战模式，所以空中战斗愈来愈受到各国家的重视。依据工作原理和用途可以将飞机目标主要分为直升机、螺旋桨飞机、喷气式飞机三种。除了在军事上的应用，在民用方面飞机作为一种交通工具，在人们日常出行、搜救和运送物资中也扮演着不可替代的角色。所以，研究对这三类飞机目标的分类问题，在军事战争和民用物资运输中均有不可轻视的研究意义。常规探测雷达对目标的单次扫描时间通常在20-100ms，而直升机的旋翼转速较慢，一般在5-6Hz，在波束宽度不是很大的情况下，雷达波束照射目标的时间小于目标的一个转动周期。对于扫描速率可灵活调整的高方位分辨率探测雷达而言，对目标的单次扫描时间通常在5-20ms，因此雷达波束照射目标的时间甚至不到目标转动周期的1/10。除此之外，一方面在无线电子雷达中采用电子扫描阵列，扫描速度相对于机械扫描可提高20倍以上，而且波束宽度变窄，通常在零点几到几度之间，这也会影响接收数据的质量，会造成微多普勒信号提取的极度不完整性。所以对于灵活扫描探测雷达来说，研究从部分周期数据甚至微小比例周期数据中提取微多普勒特征具有重要实际意义。目前绝大多数对微动目标的微动参数进行估计的方法都是基于观测时间至少大于一个目标转动周期的假设，但是在实际应用中，当雷达工作在扫描模式下时，天线要按指定角度扫描覆盖区域，此时波束驻留时间通常会小于一个目标转动周期。这会造成多普勒谱展宽，频域分辨率下降，从中无法直接提取微多普勒特征。针对这种情况，T.Thayaparan等人提出了基于部分周期数据的振动目标微多普勒参数估计方法——三点法，国内西电也在这方面做过应用研究，但这种方法总体上仍要求雷达波束照射目标的时间不低于旋翼目标叶片转动周期的1/4，在照射时间过短时，由于步长过低而造成参数估计误差过大问题。因此对于高分辨率雷达对慢速转动旋翼目标扫描获取的微小比例周期数据中提取目标微多普勒特征的相关方法目前未见相关研究，
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种基于积累等效三点法的旋翼目标微多普勒检测方法，能够提高高分辨率雷达对慢速转动旋翼目标的微多普勒特征的提取能力。本专利技术的技术方案为：一种基于积累等效三点法的旋翼目标微多普勒检测方法为探测雷达对旋翼目标进行探测，具体包括如下步骤：S1、根据探测背景结合先验参数估算并设置探测雷达的扫描速率参数。S2、探测雷达对旋翼目标进行多轮次扫描，其中每个轮次对目标进行连续Ns次扫描，每次扫描均提取一段微多普勒特征数据。S3、设置等效步长。等效步长不超过旋翼目标任意可能的叶片旋转周期的1/3。利用等效步长将同一轮次的Cs次扫描得到的Cs段微多普勒特征数据等效到同一叶片旋转周期。S4、同一轮次中，对于同一叶片旋转周期内的Cs段等效微多普勒特征数据，计算分段瞬时频率曲线，依据分段瞬时频率曲线，利用三点法估算旋翼目标的微多普勒参数。S5、针对不同轮次估算得到的旋翼目标的微多普勒参数进行一致性检验，以具有一致性的多个轮次估算得到的旋翼目标的微多普勒参数任意之一或者平均值作为旋翼目标的微多普勒参数检测结果。进一步地，根据探测背景结合先验参数估算并设置探测雷达的扫描速率参数，包括：探测背景包括如下三个方面：1)探测雷达的最大扫描周期不超过设定的扫描周期阈值。2)探测雷达对旋翼目标的单次最长照射时间低于旋翼目标叶片旋转周期的1/4。3)针对旋翼目标任意可能的叶片旋转周期，存在一个符合条件的探测雷达扫描周期，符合条件的雷达扫描周期除以任意可能的叶片旋转周期的余数不超过对应叶片旋转周期的1/3。先验参数包括：探测雷达的扫描速率档位或者扫描速率调整范围。探测雷达对目标的照射时间范围。旋翼目标的叶片旋转速率范围。依据探测背景和先验参数采用试探法或者遍历法估算探测雷达的扫描速率参数，并采用估算的探测雷达的扫描速率参数对探测雷达进行设置。进一步地，设定的扫描周期阈值为30s。进一步地，S1中，若依据探测背景和先验参数估算获得探测雷达的多个扫描速率参数，则依据多个扫描速率参数对探测雷达的扫描速率进行多次设置，每次设置均执行步骤S2～S4得到当前扫描速率参数下对应的旋翼目标的微多普勒参数检测结果，将多个扫描速率参数下对应的旋翼目标的微多普勒参数检测结果取均值作为旋翼目标最终的微多普勒参数检测结果。进一步地，探测雷达对旋翼目标进行2个轮次扫描，其中每个轮次对目标进行连续3次扫描。进一步地，提取分段瞬时频率曲线，具体包括：提取基于短时傅里叶变换STFT的分段量化时频图。基于门限阀检测方法对分段量化时频图进行降噪处理。采用分段极大值法从降噪处理后的分段量化时频图中提取分段瞬时曲线。有益效果：1、本专利技术所提供的检测方法，利用积累等效三点法对旋翼目标进行微多普勒检测，提升了高分辨率雷达的快速探测背景下对慢速转动旋翼目标的微多普勒特征提取能力，以及对旋翼目标的识别能力。附图说明图1为本专利技术实施例所提供的基于积累等效三点法的旋翼目标微多普勒检测方法流程图；图2为本专利技术实施例所提供的获取微多普勒数据部分的流程图；图3为本专利技术实施例所提供的瞬时频率提取部分的流程图。具体实施方式下面结合附图并举实施例，对本专利技术进行详细描述。图1示出了本专利技术实施例所提供的基于积累等效三点法的旋翼目标微多普勒检测方法，如图1所示，该方法包括如下步骤：S1、根据探测背景结合先验参数估算并设置探测雷达的扫描速率参数。本专利技术实施例中探测背景是本专利技术方法所应用的探测背景，该探测背景包括如下三个方面：1)探测雷达的最大扫描周期不超过设定的扫描周期阈值。本实施例中，设定的扫描周期阈值为30s。2)探测雷达对旋翼目标的单次最长照射时间低于旋翼目标叶片旋转周期的1/4。3)针对旋翼目标任意可能的叶片旋转周期，存在一个符合条件的探测雷达扫描周期，符合条件的雷达扫描周期除以任意可能的叶片旋转周期的余数不超过对应叶片旋转周期的1/3。先验参数包括：①探测雷达的扫描速率档位或者扫描速率调整范围。②探测雷达对目标的照射时间范围。③旋翼目标的叶片旋转速率范围。依据探测背景和先验参数采用试探法或者遍历法估算探测雷达的扫描速率参数，并采用估算的探测雷达的扫描速率参数对探测雷达进行设置。针对上述先验参数，给出如下的实例：①探测雷达的扫描速率档位或者扫描速率调整范围。探测雷达可能的扫描速率档位包括{ω1,ω2,...,ωm}，单位为Hz，代表每秒的转数，m为扫描速率档位数；或探测雷达的扫描速率参数的灵活调整范围为[ωsmin,ωsmax]。由这些先验参数还可推导出如下参数：探测雷达可能的扫描周期档位(单位为s)或灵活调整周期范围②探测雷达对目标的照射时间范围。探测雷达对目标的照射时间范围[Tdmin,Tdmax](与目标外形尺寸、雷达扫描速率、探本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于积累等效三点法的旋翼目标微多普勒检测方法，其特征在于，所述方法为探测雷达对旋翼目标进行探测，具体包括如下步骤：S1、根据探测背景结合先验参数估算并设置探测雷达的扫描速率参数；S2、所述探测雷达对所述旋翼目标进行多轮次扫描，其中每个轮次对目标进行连续CS次扫描，每次扫描均提取一段微多普勒特征数据；S3、设置等效步长；所述等效步长不超过所述旋翼目标任意可能的叶片旋转周期的1/3；利用等效步长将同一轮次的CS次扫描得到的Cs段微多普勒特征数据等效到同一叶片旋转周期；S4、同一轮次中，对于同一叶片旋转周期内的Cs段等效微多普勒特征数据，提取分段瞬时频率曲线，依据所述分段瞬时频率曲线，利用三点法估算所述旋翼目标的微多普勒参数；S5、针对不同轮次估算得到的所述旋翼目标的微多普勒参数进行一致性检验，以具有一致性的多个轮次估算得到的所述旋翼目标的微多普勒参数任意之一或者平均值作为所述旋翼目标的微多普勒参数检测结果。

【技术特征摘要】
1.一种基于积累等效三点法的旋翼目标微多普勒检测方法，其特征在于，所述方法为探测雷达对旋翼目标进行探测，具体包括如下步骤：S1、根据探测背景结合先验参数估算并设置探测雷达的扫描速率参数；S2、所述探测雷达对所述旋翼目标进行多轮次扫描，其中每个轮次对目标进行连续CS次扫描，每次扫描均提取一段微多普勒特征数据；S3、设置等效步长；所述等效步长不超过所述旋翼目标任意可能的叶片旋转周期的1/3；利用等效步长将同一轮次的CS次扫描得到的Cs段微多普勒特征数据等效到同一叶片旋转周期；S4、同一轮次中，对于同一叶片旋转周期内的Cs段等效微多普勒特征数据，提取分段瞬时频率曲线，依据所述分段瞬时频率曲线，利用三点法估算所述旋翼目标的微多普勒参数；S5、针对不同轮次估算得到的所述旋翼目标的微多普勒参数进行一致性检验，以具有一致性的多个轮次估算得到的所述旋翼目标的微多普勒参数任意之一或者平均值作为所述旋翼目标的微多普勒参数检测结果。2.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述根据探测背景结合先验参数估算并设置探测雷达的扫描速率参数，包括：所述探测背景包括如下三个方面：1)所述探测雷达的最大扫描周期不超过设定的扫描周期阈值；2)所述探测雷达对所述旋翼目标的单次最长照射时间低于所述旋翼目标叶片旋转周期的1/4；3)针对旋翼目标任意可能的叶片旋转周期，存在一个符合条件的探测雷达扫描周期，所述符合条...

【专利技术属性】
技术研发人员：张春红，宋光磊，周长青，张峰会，魏强，张亚青，王少刚，
申请(专利权)人：山东航天电子技术研究所，
类型：发明
国别省市：山东,37