一种基于相参累积增益的目标起伏特性表征方法技术

本发明专利技术公开了一种基于相参累积增益的目标起伏特性表征方法，包括如下步骤：步骤1，雷达接收回波数据记为X，其中X为J×K维的复数矩阵，J和K分别为雷达回波数据的距离单元数和脉冲数；步骤2，将雷达回波数据X在脉冲维上按长度N进行分块处理，步骤3，将待分析目标在第l个脉冲块上对应的距离单元记为D

A characterization method of target fluctuation based on coherent cumulative gain

【技术实现步骤摘要】
一种基于相参累积增益的目标起伏特性表征方法
本专利技术属于雷达海上目标探测与识别研究领域，特别涉及该领域中的一种雷达海上目标起伏特性表征方法，可用于雷达海上目标特征提取。
技术介绍
由于低分辨雷达具有原理、结构简单等优点，在相当长的一段时间内低分辨雷达仍然是警戒雷达的主体，因此针对低分辨雷达的目标特性研究具有十分重要的意义。近半个世纪以来，国内外对低分辨雷达目标识别进行了大量的研究，认为低分辨雷达的目标特征信号的测量能力不够，无法在复杂战场环境中完成对目标进行稳定识别的任务，但同时也认为低分辨雷达在目标识别方面有潜力可挖，因此在该领域的研究一直没有中断。目标RCS及其起伏特性是低分辨雷达目标识别可利用的主要特征之一。对于海上目标来说，海杂波作为一种强杂波背景，在很大程度上制约了目标特征的提取。对于海上强目标来说，目标RCS起伏特性分析可以通过获得的目标RCS时间序列，然后基于统计分布及相应模型进行特征提取，而对于海上弱目标来说，目标的强度与杂波强度差别较小，回波中目标信号与杂波无法分离且杂波影响较大，因此很难获得弱目标的RCS时间序列，从而无法基于统计分布进行目标起伏特征提取。另外，基于统计分布建模的目标起伏特性分析需要大量的统计样本才能获得较准确的统计分布结果，而同一目标大量统计样本的获得只能通过对目标限定方位的长时间观测获得，这对于实际应用中的雷达来说是很难满足要求的。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题就是提供一种基于相参累积增益的目标起伏特性表征方法，该方法可以实现对海上目标起伏特性的有效表征。本专利技术采用如下技术方案：一种基于相参累积增益的目标起伏特性表征方法，其改进之处在于，包括如下步骤：步骤1，雷达接收回波数据记为X，其中X为J×K维的复数矩阵，J和K分别为雷达回波数据的距离单元数和脉冲数；步骤2，将雷达回波数据X在脉冲维上按长度N进行分块处理，块数记为L＝floor(K/N)，其中N为目标检测处理中的积累脉冲数，N取2的整数次幂，floor(·)表示向左取整；步骤3，将待分析目标在第l个脉冲块上对应的距离单元记为Dl，在该单元紧邻两侧各取Q个距离单元作为保护单元，保护单元是指与目标单元距离最近但不被作为参考的单元，然后按照最近邻原则取2P个距离单元作为参考单元，参考单元的距离标号记为Rp，其中Q取值为1或2，P取值尽可能满足P≥N；步骤4，计算目标单元回波序列的功率谱P(Dl,l)以及参考单元的平均功率谱P(Dl,l)＝fftshift(|fft(X(Dl,((l-1)*N+1):(l*N))|2/N)；P(Rp,l)＝fftshift(|fft(X(Rp,((l-1)*N+1):(l*N))|2/N),p＝1,2,...,2P；fft(·)表示快速傅里叶变换，fftshift(·)表示进行频谱搬移，将零频搬移到整个频谱的中间位置，|·|表示取绝对值，另外P(Dl,l)、P(Rp,l)和均为1×N维的向量；步骤5，计算目标单元功率谱P(Dl,l)与参考单元平均功率谱对应元素的比值，记为r(Dl,l)，其最大值对应的下标值记为Ml；步骤6，重复步骤3至步骤5，遍历l＝1,2,...,L，计算N脉冲积累后目标的信噪比SNRN：其中表示P(Dl,l)中的第Ml个元素值，Noise表示系统噪声功率，可以通过测量得到；步骤7，设置积累脉冲数为2N，即令2N代替N，重复步骤2至步骤6；计算得到2N脉冲积累后目标的信噪比SNR2N；步骤8，将SNRN中相邻两个不重叠取值的元素取均值记为SNRN′，其中SNRN′长度为floor(N/2)，将SNR2N与SNRN′对应元素比值取标准差记为v：v＝std(SNR2N/SNRN′)其中std(·)表示取标准差，v即为表征目标起伏的特征量，v值越大表示目标起伏越剧烈，反之表示目标起伏越缓慢。本专利技术的有益效果是：本专利技术方法与现有基于统计分布建模的方法相比，解决了弱目标起伏特性难以提取的问题，使弱目标的起伏特性得到表征，从而得以对弱目标进行统计分析；本专利技术方法与现有基于统计分布建模的方法相比，克服了统计样本不足的问题，降低了对目标样本数的要求，避免了由于样本数低导致的目标起伏特性分析误差。附图说明图1是本专利技术方法的流程示意图；图2是本专利技术方法对强目标的起伏特性进行分析的实验结果图；图3是本专利技术方法对弱目标的起伏特性进行分析的实验结果图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图和实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例1，如图1所示，本实施例公开了一种基于相参累积增益的目标起伏特性表征方法，包括如下步骤：步骤1，雷达接收回波数据记为X，其中X为J×K维的复数矩阵，J和K分别为雷达回波数据的距离单元数和脉冲数；步骤2，将雷达回波数据X在脉冲维上按长度N进行分块处理，块数记为L＝floor(K/N)，其中N为目标检测处理中的积累脉冲数，为了便于快速傅里叶变换计算N通常取为2的整数次幂，floor(·)表示向左取整；步骤3，将待分析目标在第l个脉冲块上对应的距离单元记为Dl，在该单元紧邻两侧各取Q个距离单元作为保护单元，保护单元是指与目标单元距离最近但不被作为参考的单元，然后按照最近邻原则取2P个距离单元作为参考单元，参考单元的距离标号记为Rp，其中Q取值一般为1或2，P取值尽可能满足P≥N；步骤4，计算目标单元回波序列的功率谱P(Dl,l)以及参考单元的平均功率谱P(Dl,l)＝fftshift(|fft(X(Dl,((l-1)*N+1):(l*N))|2/N)；P(Rp,l)＝fftshift(|fft(X(Rp,((l-1)*N+1):(l*N))|2/N),p＝1,2,...,2P；其中fft(·)和fftshift(·)均为Matlab中可以直接调用的函数，fft(·)表示快速傅里叶变换，fftshift(·)表示进行频谱搬移，将零频搬移到整个频谱的中间位置，|·|表示取绝对值，另外P(Dl,l)、P(Rp,l)和均为1×N维的向量；步骤5，计算目标单元功率谱P(Dl,l)与参考单元平均功率谱对应元素的比值，记为r(Dl,l)，其最大值对应的下标值记为Ml；步骤6，重复步骤3至步骤5，遍历l＝1,2,...,L，计算N脉冲积累后目标的信噪比SNRN：其中表示P(Dl,l)中的第Ml个元素值，Noise表示系统噪声功率，可以通过测量得到；步骤7，设置积累脉冲数为2N，即令2N代替N，重复步骤2至步骤6；计算得到2N脉冲积累后目标的信噪比SNR2N；步骤8，将SNRN中相邻两个元素(不重叠取值)取均值记为SNRN′，其中SNRN本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于相参累积增益的目标起伏特性表征方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤1，雷达接收回波数据记为X，其中X为J×K维的复数矩阵，J和K分别为雷达回波数据的距离单元数和脉冲数；/n步骤2，将雷达回波数据X在脉冲维上按长度N进行分块处理，块数记为L＝floor(K/N)，其中N为目标检测处理中的积累脉冲数，N取2的整数次幂，floor(·)表示向左取整；/n步骤3，将待分析目标在第l个脉冲块上对应的距离单元记为D

【技术特征摘要】
1.一种基于相参累积增益的目标起伏特性表征方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，雷达接收回波数据记为X，其中X为J×K维的复数矩阵，J和K分别为雷达回波数据的距离单元数和脉冲数；
步骤2，将雷达回波数据X在脉冲维上按长度N进行分块处理，块数记为L＝floor(K/N)，其中N为目标检测处理中的积累脉冲数，N取2的整数次幂，floor(·)表示向左取整；
步骤3，将待分析目标在第l个脉冲块上对应的距离单元记为Dl，在该单元紧邻两侧各取Q个距离单元作为保护单元，保护单元是指与目标单元距离最近但不被作为参考的单元，然后按照最近邻原则取2P个距离单元作为参考单元，参考单元的距离标号记为Rp，其中Q取值为1或2，P取值尽可能满足P≥N；
步骤4，计算目标单元回波序列的功率谱P(Dl,l)以及参考单元的平均功率谱
P(Dl,l)＝fftshift(|fft(X(Dl,((l-1)*N+1):(l*N))|2/N)；
P(Rp,l)＝fftshift(|fft(X(Rp,((l-1)*N+1):(l*N))|2/N),p＝1,2,...,2P；

...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏晓云，尹志盈，朱秀芹，李清亮，张玉石，张金鹏，尹雅磊，赵鹏，黎鑫，许心瑜，张浙东，李慧明，李善斌，万晋通，
申请(专利权)人：中国电波传播研究所中国电子科技集团公司第二十二研究所，
类型：发明
国别省市：山东;37