一种高速密集爆炸物破片目标的四维参数估计方法技术

本发明专利技术公开了一种高速密集爆炸物破片目标的四维参数估计方法：将雷达天线的每个子阵的回波信号和参考信号混频，得到每个子阵的接收信号，并对其施加一个数字加权，形成多个和波束、方位差波束和俯仰差波束，并进行信号处理；确定俯仰、方位差和比曲线，得到对应的俯仰差斜率、方位差斜率；确定信号处理后的俯仰、方位差和比曲线，得到目标偏离波束中心的俯仰高度△z，采用△z对信号处理后的方位差和比曲线进行校正，得到目标偏离波束中心的方位距离；确定目标的位置、方位角和俯仰角；根据多普勒通道数计算出目标的径向速度v

【技术实现步骤摘要】
一种高速密集爆炸物破片目标的四维参数估计方法
本专利技术涉及雷达信号处理
，具体涉及一种高速密集爆炸物破片目标的四维参数估计方法，以高速运动目标为研究对象，适用于低可观测目标的参数估计。
技术介绍
雷达是通过发射电磁信号，接受来自其威力覆盖范围内目标的回波，并从回波中提取位置和其他信息，以用于探测、定位以及有时进行目标识别的电磁系统。自雷达诞生至今，雷达已成为现代战争领域必不可少的军事设备，雷达的主要任务是发现目标存在与测量目标参数，这就要求雷达能够在复杂的环境下，实时处理回波信号，及时有效的发现并跟踪目标。对单脉冲雷达目标检测来说，波束内只有一个目标的情况比较简单。但是，在一些实际情况和复杂环境背景下，在主波束内往往存在两个或两个以上目标或干扰以及可能伴随的假目标干扰等，都会引起雷达天线同一波束内存在多个目标，且目标回波在时域和频域上无法分辨。在这些情况下，其雷达回波叠加在一起，形成混叠，则不能再认为回波信号只来自单目标，从而影响雷达对目标的正确判断和检测，使跟踪和分辨难以正确进行，导致雷达分辨力的大大降低。对于常规单脉冲雷达而本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高速密集爆炸物破片目标的四维参数估计方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1，设定雷达天线参数为包含M×N个子阵组成的大型阵列，将每个子阵的回波信号和参考信号混频，得到每个子阵的接收信号；其中，M为俯仰维的子阵个数，N为方位维的子阵个数；/n步骤2，对每个子阵的接收信号施加一个数字加权，形成M×N个和波束y(t)；根据M×N个和波束y(t)分别得到M×N个方位差波束y

【技术特征摘要】
1.一种高速密集爆炸物破片目标的四维参数估计方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，设定雷达天线参数为包含M×N个子阵组成的大型阵列，将每个子阵的回波信号和参考信号混频，得到每个子阵的接收信号；其中，M为俯仰维的子阵个数，N为方位维的子阵个数；
步骤2，对每个子阵的接收信号施加一个数字加权，形成M×N个和波束y(t)；根据M×N个和波束y(t)分别得到M×N个方位差波束ya(t)和M×N个俯仰差波束ye(t)；
对所述和波束y(t)、方位差波束ya(t)、俯仰差波束波束ye(t)分别进行信号处理，分别对应得到信号处理后的和波束y∑、方位差波束ya△、俯仰差波束波束ye△；
步骤3，确定俯仰差和比曲线和方位差和比曲线；根据所述俯仰差和比曲线和方位差和比曲线分别得到俯仰差斜率ke、方位差斜率ka；
步骤4，根据所述信号处理后的和波束y∑和俯仰差波束波束ye△得到信号处理后的俯仰差和比曲线；根据所述信号处理后的俯仰差和比曲线和所述俯仰差斜率ke得到目标偏离波束中心的俯仰高度△z；
根据所述信号处理后的和波束y∑和方位差波束ya△得到信号处理后的方位差和比曲线；采用所述目标偏离波束中心的俯仰高度△z对所述信号处理后的方位差和比曲线进行校正，再根据所述方位差斜率ka求目标偏离波束中心的方位距离△y；
步骤5，根据所述目标偏离波束中心的俯仰高度△z、目标偏离波束中心的方位距离△y以及目标的起始位置，确定目标的位置、方位角θ1和俯仰角
步骤6，根据多普勒通道数G计算出目标的径向速度vr，进而得到速度的模糊次数i，对产生速度模糊的目标进行速度修正，得到目标的实际径向速度；
步骤7，根据所述目标的实际径向速度v1和目标的位置计算出目标的实际速度。


2.根据权利要求1所述的高速密集爆炸物破片目标的四维参数估计方法，其特征在于，步骤1具体包含以下子步骤：
子步骤1.1，每个子阵中是g×n个阵元构成的平面阵，以每个子阵的中间阵元作为参考阵元，并以中间阵元作为坐标原点建立三维坐标系，信号源的坐标为(xa,ya,za)，第l个阵元的坐标为(xl”,yl”,zl”)；
子步骤1.2，设雷达发射的是线性调频脉冲信号为：



其中，t表示时间变量；j表示取虚数，j2＝-1；f0为载频；μ为调频斜率；T表示脉冲宽度；
子步骤1.3，设目标相对于雷达天线参考阵元的距离为R，并且以距离R为时间参考点，则第l阵元相对于参考阵元的相对包络延迟为：



其中，rl为信号源到第l个阵元的距离，r0为信号源到参考阵元的距离，c表示光的传播速度，则第l个阵元接收的回波信号为：



则第P个子阵接收到的回波信号为其中，u＝g*n表示子阵内的阵元数，P∈[1,2,…,M×N]；
子步骤1.4，令参考回波信号为将所述第P个子阵接收到的回波信号与所述参考回波信号的共轭相乘，即得到第P个子阵的接收信号：
SP(t)＝SP'(t)×S1*(t)
其中，*表示取共轭操作；
则M×N个子阵的接收信号为S(t)＝[S1(t)S2(t)…SP(t)…SM×N(t)]。


3.根据权利要求1所述的高速密集爆炸物破片目标的四维参数估计方法，其特征在于，步骤2具体包含以下子步骤：
子步骤2.1，确定每个子阵的数字加权，形成M×N个和波束
根据平面阵的第P个子阵坐标表达式(xP,yP,zP)，P∈{1,2,…,M×N}，对每个子阵的接收信号施加一个数字加权，形成波束个数为M×N的和波束；设第P个主波束中心的三维坐标(xP',yP',zP')，可以得到第P个和波束的子阵权值其中，λ表示波长，rP为第P个主波束中心到第P个子阵的距离，表达式为：



则M×N个和波束的子阵权值可以表示为：



子步骤2.2，为了进行单脉冲测角，形成和波束的子阵权值时同时形成俯仰差波束的子阵权值和方位差波束的子阵权值；其中，和波束的子阵权值在俯仰维上的阵元对称取反即可得到俯仰差子阵权值；同理，和波束的子阵权值在方位维上的阵元对称取反可得到方位差波束的子阵权值；则第P个波束的俯仰差波束和方位差波束的子阵权值分别如下所示：
we＝w(1:N/2)+w(N/2+1:N)-w(N+1:3*N/2)-w(3*N/2+1:2*N)
wa＝-w(1:N/2)-w(N/2+1:N)+w(N+1:3*N/2)+w(3*N/2+1:2*N)
其中，we为俯仰差的子阵权值，wa为方位差的子阵权值；
子步骤2.3，阵列的输出是对各子阵的接收信号向量S(t)在各子阵分量上的加权和，t时刻第P个波束的输出为yP(t)＝wPHS*(t)，形成的M×N个和波束为y(t)＝[y1(t)y2(t)…yM×N(t)]；同理，t时刻第P个方位差波束为yPa(t)＝waHS*(t)，形成的M×N个方位差波束为ya(t)＝[y1a(t)y2a(t)…y(M×N)a(t)]；t时刻第P个俯仰差波束为yPe(t)＝weHS*(t)，形成的M×N个俯仰差波束为ye(t)＝[y1e(t)y2e(t)…y...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹运合，黄新慧，王徐华，余尚江，陈晋央，王从思，
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