动平台分布式相参雷达相参参数获取方法和系统技术方案

本申请涉及一种动平台分布式相参雷达相参参数获取方法和系统。所述方法包括：对动平台分布式相参雷达探测场景进行建模，得到动平台发射信号模型、动平台发射相参模型、动平台接收相参模型，然后根据动平台发射相参模型和动平台接收相参模型，建立运动平台相参计算模型；根据发射相参参数之间的耦合关系，建立发射相参参数的状态向量，采用Singer模型对所述状态向量进行建模，得到发射相参参数的状态方程；根据状态方程，确定观测方程，以及根据观测方程，确定卡尔曼滤波方程，从而计算相参雷达相参参数。采用本方法能够获取到动平台的相参雷达相参参数。雷达相参参数。雷达相参参数。

【技术实现步骤摘要】
动平台分布式相参雷达相参参数获取方法和系统


[0001]本申请涉及信号处理
，特别是涉及一种动平台分布式相参雷达相 参参数获取方法和系统。

技术介绍

[0002]低慢小无人机的广泛应用给社会各领域带来便捷的同时,也严重威胁着低空 领域的安全.近年来,由无人机造成的事故日益增多,研究针对低空领域无人机目 标的有效探测技术迫在眉睫。由于低慢小无人机目标反射区域少，单部雷达的 接收回波往往会存在信噪比不足的情况，检测困难。分布式相参雷达的核心思 想是使得多路发射信号在目标处同时叠加，使得回波信噪比大于单部雷达，从 而提升对小目标的探测能力。分布式相参雷达通过估计各个单元雷达之间的收 发时延差和相位差，这一参数称为相参参数(Coherent parameters,CPs)，来使各 雷达之间信号相参。但是，由于目标无人机的可机动性，如果采取固定平台的 分布式相参雷达的方式，目标很容易飞入雷达的视野范围之外。而基于动平台 的分布式相参雷达有着固定平台式分布式相参雷达无可比拟的优势，以无人机 平台为例，其机动能力强，地形限制小，探测能力得以提升。但是，平台的机 动会带来诸多挑战，相参参数估计的滞后性就是动平台分布式相参雷达走向实 用化不可避免的一个问题，因为当目标和平台存在相对运动时，上一时刻认知 到的相参参数无法直接用于当前时刻的相参发射，需要研究相应的预测方法。

技术实现思路

[0003]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够动平台分布式相参雷达 无法实现的动平台分布式相参雷达相参参数获取方法和系统。
[0004]一种动平台分布式相参雷达相参参数获取方法，所述方法包括：
[0005]对动平台分布式相参雷达探测场景进行建模，得到动平台发射信号模型、 动平台发射相参模型、动平台接收相参模型；所述动平台分布式相参雷达探测 场景由多个独立的运动平台组成，所述运动平台之间相互独立；所述运动平台 之间通过无线链路传输数据；
[0006]根据所述动平台发射相参模型和动平台接收相参模型，建立运动平台相参 计算模型；
[0007]根据发射相参参数之间的耦合关系，建立发射相参参数的状态向量，采用 Singer模型对所述状态向量进行建模，得到发射相参参数的状态方程；
[0008]根据所述状态方程，确定观测方程，以及根据所述观测方程，确定卡尔曼 滤波方程；
[0009]根据所述卡尔曼滤波方程，确定发射相参参数对应的预测发射相参参数序 列，根据所述预测发射相参参数序列和所述运动平台相参计算模型，得到相参 雷达相参参数。
[0010]在其中一个实施例中，还包括：对动平台分布式相参雷达探测场景进行建 模，得到第m个运动平台发射信号的动平台发射信号模型为：
[0011][0012]其中，T
p
为发射脉宽，u为调频斜率，rect(t)为矩形函数， 为载波，s
m
(t)＝exp(j2π(m
‑
1)Δft)；
[0013]以m表示发射信号时运动平台的序号，l表示接收信号时运动平台的序号。 则第m个运动平台发射的信号为：
[0014][0015]式中κ
m
表示雷达m较参考时钟的同步误差，为雷达m的初始相位。
[0016]在其中一个实施例中，还包括：第m个运动平台发射的信号到达目标出的 信号表示为：
[0017][0018]其中τ
m
代表第m个运动平台发射的信号到达的时延，κ
m
为该雷达较参考时 钟的同步误差，为该雷达较参考相位的同步误差；
[0019]则到达目标处总的信号为：
[0020][0021]设置雷达1为参考雷达，则调整后的各发射信号可以表示为：
[0022][0023]其中和为发射相参参数，得到动平台发射相参模型为：
[0024][0025][0026]在其中一个实施例中，还包括：若第l个运动平台接收到目标反射回波表示 为：
[0027][0028]其中，p(t)是目标处的回波信号；
[0029]则所有雷达接收到目标回波叠加为：
[0030][0031]设置雷达1为参考雷达，则调整后的各接收信号表示为：
[0032][0033]其中，和为接收相参参数，得到动平台接收相参模型为：
[0034][0035][0036]在其中一个实施例中，还包括：根据所述动平台发射相参模型和动平台接 收相参
模型，建立运动平台相参计算模型为：
[0037][0038]其中，
[0039]式中r
l
(n)是通过雷达直接量测得到的。
[0040]在其中一个实施例中，还包括：根据发射相参参数之间的耦合关系，建立 发射相参参数的状态向量为：
[0041][0042]其中，R[n]表示状态向量，r
l
(n)表示发射相参参数；
[0043]采用Singer模型对所述状态向量进行建模为：
[0044][0045]其中α是机动相关时间常数的倒数，即机动频率，是机动目标的加速度 方差；
[0046][0047][0048]建立状态方程为：
[0049]R[n+1]＝Φ(T,α)R[n]+u[n][0050][0051][0052]驱动噪声协方差为：
[0053][0054][0055]在其中一个实施例中，还包括：根据所述状态方程，确定观测方程为：
[0056]z[n]＝HX[n]+v[n][0057]其中，H＝[1 0 0]，v[n]＝σ2，σ2为雷达量测噪声；
[0058]根据所述观测方程，确定卡尔曼滤波方程为：
[0059][0060]P[n|n
‑
1]＝ΦP[n|n]Φ
T
+Q[n][0061]K[n]＝P[n|n
‑
1]H
T
(HP[n|n
‑
1]H
T
+R)
‑1[0062][0063]P[n|n]＝(I
‑
K[n]H)P[n|n
‑
1][0064]在其中一个实施例中，还包括：据所述卡尔曼滤波方程，确定发射相参参 数对应的预测发射相参参数序列为：
[0065][0066]根据所述预测发射相参参数序列和所述运动平台相参计算模型，得到相参 雷达相参参数为：
[0067][0068]其中，
[0069]一种动平台分布式相参雷达相参参数获取系统，所述系统包括：
[0070]场景建模模块，用于对动平台分布式相参雷达探测场景进行建模，得到动 平台发射信号模型、动平台发射相参模型、动平台接收相参模型；所述动平台 分布式相参雷达探测场景由多个独立的运动平台组成，所述运动平台之间相互 独立；所述运动平台之间通过无线链路传输数据；
[0071]卡尔曼滤波模块，用于根据所述动平台发射相参模型和动平台接收相参模 型，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种动平台分布式相参雷达相参参数获取方法，其特征在于，所述方法包括：对动平台分布式相参雷达探测场景进行建模，得到动平台发射信号模型、动平台发射相参模型、动平台接收相参模型；所述动平台分布式相参雷达探测场景由多个独立的运动平台组成，所述运动平台之间相互独立；所述运动平台之间通过无线链路传输数据；根据所述动平台发射相参模型和动平台接收相参模型，建立运动平台相参计算模型；根据发射相参参数之间的耦合关系，建立发射相参参数的状态向量，采用Singer模型对所述状态向量进行建模，得到发射相参参数的状态方程；根据所述状态方程，确定观测方程，以及根据所述观测方程，确定卡尔曼滤波方程；根据所述卡尔曼滤波方程，确定发射相参参数对应的预测发射相参参数序列，根据所述预测发射相参参数序列和所述运动平台相参计算模型，得到相参雷达相参参数。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对动平台分布式相参雷达探测场景进行建模，得到动平台发射信号模型，包括：对动平台分布式相参雷达探测场景进行建模，得到第m个运动平台发射信号的动平台发射信号模型为：其中，T
p
为发射脉宽，u为调频斜率，rect(t)为矩形函数，为载波，s
m
(t)＝exp(j2π(m
‑
1)Δft)；以m表示发射信号时运动平台的序号，l表示接收信号时运动平台的序号。则第m个运动平台发射的信号为：式中κ
m
表示雷达m较参考时钟的同步误差，为雷达m的初始相位。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对动平台分布式相参雷达探测场景进行建模，得到动平台发射相参模型，包括：第m个运动平台发射的信号到达目标出的信号表示为：其中τ
m
代表第m个运动平台发射的信号到达的时延，κ
m
为该雷达较参考时钟的同步误差，为该雷达较参考相位的同步误差；则到达目标处总的信号为：设置雷达1为参考雷达，则调整后的各发射信号可以表示为：其中和为发射相参参数，得到动平台发射相参模型为：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述对动平台分布式相参雷达探测场景进行建模，得到动平台接收相参模型，包括：若第l个运动平台接收到目标反射回波表示为：其中，p(t)是目标处的回波信号；则所有雷达接收到目标回波叠加为：设置雷达1为参考雷达，则调整后的各接收信号表示为：其中，和为接收相参参数，得到动平台接收相参模型为：为接收相参参数，得到动平台接收相参模型为：5.根据权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，根据所述动平台发射相参模型和动平台接收相参模型，建立运动平台相参计算模型，包括：根据所述动平台发射相参模型和动平台接收相参模型，建立运动平台相参计算模型为：其中，式中r
l
(n)是通过雷达直接量测得到的。6.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨琪，王元昊，曾旸，王宏强，邓彬，罗成高，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：