一种基于北斗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

本发明专利技术涉及一种基于北斗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：接收北斗卫星发射的第一信号及北斗卫星发射至目标并反射的第二、三、四信号；对第一、二、三、四信号分别进行带通滤波和正交解调制，获得第一、二、三、四正交信号；对第一正交信号进行频域滤波，获得第一峰值角度向量、第一峰值频率向量、北斗电文信息向量、第一峰值位置信息向量及北斗卫星位置信息向量；对第二、三、四正交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。

【技术实现步骤摘要】
一种基于北斗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，具体涉及一种基于北斗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北斗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：一种基于北斗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，所述第一信号来自北斗卫星发射的电磁波，所述第二、第三、第四信号均来自北斗卫星发射至目标并反射的电磁波；对所述第一、二、三、四信号分别进行带通滤波和正交解调制，获得第一、二、三、四正交信号；对所述第一正交信号进行频域滤波，获得第一峰值角度向量、第一峰值频率向量、北斗电文信息向量、第一峰值位置信息向量及北斗卫星位置信息向量；对所述第二、三、四正交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。进一步地，对所述第一、二、三、四信号分别进行带通滤波和正交解调制，获得第一、二、三、四正交信号，具体包括：对所述第一、二、三、四信号分别进行带通滤波，分别获得第一、二、三、四上半频带信号，进而对第一、二、三、四上半频带信号进行正交解调制，获得第一、二、三、四同向信号和第一、二、三、四正交信号，提取第一、二、三、四正交信号。进一步地，对所述第一正交信号进行频域滤波，获得第一峰值角度向量、第一峰值频率向量、北斗电文信息向量、第一峰值位置信息向量及北斗卫星位置信息向量，具体包括：对所述第一信号按照一个北斗信号码长为一个处理单元进行频域滤波，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，获得所述北斗电文信息向量、所述第一峰值频率向量及所述第一峰值位置信息向量；对所述北斗电文信息向量进行解码，获得北斗卫星位置信息向量。进一步地，所述北斗卫星信号选自三种不同频段中的一种，分别为B1频段，B2频段和B3频段，其中，B1频段的频点中心为1561.1MHz，带宽为4.092MHz；B2频段的频点中心为1207.14MHz，带宽为24MHz；B3频段的频点中心为1268.52MHz，带宽为24MHz；优选情况是选自B2或B3频段。进一步地，对所述第二、三、四正交信号分别进行处理，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北斗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、所述北斗电文信息向量、所述第一峰值位置信息向量以及北斗基带信号进行计算，获得参考矩阵；对所述第二信号矩阵、所述参考矩阵及所述北斗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。进一步地，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北斗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；所述第一信号来自北斗卫星发射的电磁波，所述第二信号、第三信号和第四信号均来自北斗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、二、三、四信号进行带通滤波以及正交解调制，获得第一、二、三、四正交信号；第二处理模块，用于对所述第一正交信号进行频域滤波，获得第一峰值角度向量、第一峰值频率向量、北斗电文信息向量、第一峰值位置信息向量及北斗卫星位置信息向量；第三处理模块，用于对所述第二、三、四正交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；第四处理模块，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北斗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，第四处理模块，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，用于进行第二处理模块和第四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，第四处理模块以及判定模块进行任务调度。进一步地，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。进一步地，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、第四处理模块、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北斗卫星较多，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。本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于北斗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，所述第一信号来自北斗卫星发射的电磁波，所述第二、第三、第四信号均来自北斗卫星发射至目标并反射的电磁波；对所述第一、二、三、四信号分别进行带通滤波和正交解调制，获得第一、二、三、四正交信号；对所述第一正交信号进行频域滤波，获得第一峰值角度向量、第一峰值频率向量、北斗电文信息向量、第一峰值位置信息向量及北斗卫星位置信息向量；对所述第二、三、四正交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】
1.一种基于北斗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，所述第一信号来自北斗卫星发射的电磁波，所述第二、第三、第四信号均来自北斗卫星发射至目标并反射的电磁波；对所述第一、二、三、四信号分别进行带通滤波和正交解调制，获得第一、二、三、四正交信号；对所述第一正交信号进行频域滤波，获得第一峰值角度向量、第一峰值频率向量、北斗电文信息向量、第一峰值位置信息向量及北斗卫星位置信息向量；对所述第二、三、四正交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所述的基于北斗卫星信号的目标特征提取方法，其特征在于：对所述第一、二、三、四信号分别进行带通滤波和正交解调制，获得第一、二、三、四正交信号，具体包括：对所述第一、二、三、四信号分别进行带通滤波，分别获得第一、二、三、四上半频带信号，进而对第一、二、三、四上半频带信号进行正交解调制，获得第一、二、三、四同向信号和第一、二、三、四正交信号，提取第一、二、三、四正交信号。3.根据权利要求1所述的基于北斗卫星信号的目标特征提取方法，其特征在于：对所述第一正交信号进行频域滤波，获得第一峰值角度向量、第一峰值频率向量、北斗电文信息向量、第一峰值位置信息向量及北斗卫星位置信息向量，具体包括：对所述第一信号按照一个北斗信号码长为一个处理单元进行频域滤波，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，获得所述北斗电文信息向量、所述第一峰值频率向量及所述第一峰值位置信息向量；对所述北斗电文信息向量进行解码，获得北斗卫星位置信息向量。4.根据权利要求1所述的基于北斗卫星信号的目标特征提取方法，其特征在于：所述北斗卫星信号选自三种不同频段中的一种，分别为B1频段，B2频段和B3频段，其中，B1频段的频点中心为1561.1MHz，带宽为4.092MHz；B2频段的频点中心为1207.14MHz，带宽为24MHz；B3频段的频点中心为1268.52MHz，带宽为24MHz；优选情况是选自B2或B3频段。5.根据权利要求1所述的基于北斗卫星信号的目标特征提取方法，其特征在于：对所述第二、三、四正交信号分别进行处理，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北斗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、所述北斗电文信息向量、所述第一峰值位置信息向量以及北斗基带信号进行计算，获得参考矩阵；对所述第二信号矩阵、所述参考矩阵及所述北斗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。6.根据权利要求1所述的基于北斗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...

【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，史智明，
申请(专利权)人：湖北大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42