基于三通道联合检测的角误差估计方法和装置制造方法及图纸

本申请涉及一种基于三通道联合检测的角误差估计方法和装置。所述方法包括：初始化粒子状态得到均匀分布的初始粒子系统；根据当前时刻的目标状态构建目标运动模型和目标辛格模型，根据目标运动模型和目标辛格模型预测得到下一时刻的预测目标状态；根据和通道数据、方位差数据和俯仰差数据构建和通道信号观测模型与差通道信号观测模型，并根据两种观测模型计算得到粒子似然比为预测目标状态对应的预测粒子赋予权重；根据权重对预测粒子进行重采样，得到重采样粒子系统，根据重采样粒子系统中的粒子状态计算得到目标角误差估计。采用本方法能够充分利用观测数据中的有效信息，提高角误差估计性能，满足低信噪比条件下的角误差估计精度要求。差估计精度要求。差估计精度要求。

【技术实现步骤摘要】
基于三通道联合检测的角误差估计方法和装置


[0001]本申请涉及雷达检测
，特别是涉及一种基于三通道联合检测的角误差估计方法和装置。

技术介绍

[0002]随着雷达技术不断的发展，提高和改进雷达检测方法仍是反隐身、弱小目标探测的重要措施，其中空中战斗飞机、巡航导弹、地面装甲车等目标的到达角(Direction of arrival，DOA)是雷达导引头检测重要参数之一,为了提高DOA参数估计也出现了多种方法。
[0003]在传统的单脉冲系统中，目标检测、DOA估计与跟踪操作是分开进行的，采用先检测后跟踪(滤波)方法，主要原理为：首先基于一定的门限准则进行目标判决，再根据判决结果决定跟踪操作，最后进行目标参数估计。由于传统方法是基于门限判决后的检测，对于弱小目标，在信噪比极低的情况下，检测过程所带来的信息损失导致性能较差，角误差估计轻度较低。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够适用于复杂背景下的弱小目标角误差估计方法，提高低信噪比情况下的角误差估计性能的基于三通道联合检测的角误差估计方法、装置、计算机设备和存储介质。
[0005]一种基于三通道联合检测的角误差估计方法，所述方法包括：
[0006]初始化粒子状态，从状态空间抽取均匀分布的多个粒子状态得到初始粒子系统；其中，初始粒子系统包括初始目标状态和初始权重；
[0007]根据当前时刻的目标状态构建目标运动模型和目标辛格模型，根据目标运动模型和目标辛格模型进行预测，得到下一时刻的预测目标状态；
[0008]根据和通道数据构建和通道信号观测模型，根据方位差数据和俯仰差数据构建差通道信号观测模型，根据和通道信号观测模型与差通道信号观测模型计算粒子似然比，根据粒子似然比为预测目标状态对应的预测粒子赋予权重；
[0009]根据权重对预测粒子进行重采样，得到重采样粒子系统，根据重采样粒子系统中的粒子状态进行计算，得到目标角误差估计。
[0010]在其中一个实施例中，初始化粒子状态，从状态空间抽取均匀分布的多个粒子状态得到初始粒子系统，包括：
[0011]初始化粒子状态，从状态空间抽取均匀分布的多个粒子状态得到初始粒子系统{x
i
,ω
i
}，其中，表示初始目标状态，ω
i
＝P
0|0
/v表示初始权重，表示第i个粒子的目标相位，f
i
表示第i个粒子的目标多普勒频率，表示第i个粒子的目
标功率，表示第i个粒子的目标辛格模型中值，表示第i个粒子的目标辛格模型方差，P
0|0
表示初始存在概率，i＝1,2,...v表示粒子数，v表示粒子总数，a表示复幅度，t表示矩阵转置。
[0012]在其中一个实施例中，根据当前时刻的目标状态构建目标运动模型和目标辛格模型，根据目标运动模型和目标辛格模型进行预测，得到下一时刻的预测目标状态，包括：
[0013]根据当前时刻的目标状态中的目标相位和目标多普勒频率构建目标运动模型，根据目标运动模型进行预测，得到下一时刻的预测目标运动模型；
[0014]根据当前时刻的目标状态中的目标功率、目标辛格模型中值和目标辛格模型方差构建目标辛格模型，根据目标辛格模型进行预测，得到下一时刻的预测辛格模型；
[0015]根据预测目标运动模型和预测辛格模型中的参数得到下一时刻的预测目标状态。
[0016]在其中一个实施例中，根据目标运动模型进行预测，得到下一时刻的预测目标运动模型，包括：
[0017]根据当前时刻的目标运动模型进行预测，得到下一时刻的预测目标运动模型表示为
[0018][0019][0020]其中，表示目标相位，f表示目标多普勒频率，T表示采样周期，表示过程噪声矢量，k表示时刻，表示噪声的时间相关系数，w
c
为零均值高斯白噪声。
[0021]在其中一个实施例中，根据目标辛格模型进行预测，得到下一时刻的预测辛格模型，包括：
[0022]根据当前时刻的目标辛格模型中的目标功率进行预测，得到下一时刻的预测目标功率，表示为其中，表示k时刻的目标功率，σ
P
表示目标功率的固定方差；
[0023]根据当前时刻的目标辛格模型中的目标辛格模型中值进行预测，得到下一时刻的预测目标辛格模型中值，表示为其中，β＝e
(
‑
T/τ)
表示相关系数，τ表示相关时间，μ
k
表示k时刻的目标辛格模型中值，表示k+1时刻的目标相位，j表示虚数单位；
[0024]根据当前时刻的目标辛格模型中的目标辛格模型方差进行预测，得到下一时刻的预测目标辛格模型方差，表示为其中，∑
k
表示k时刻的目标辛格模型方差。
[0025]在其中一个实施例中，根据和通道数据构建和通道信号观测模型，表示为
[0026][0027]其中，V
k+1
表示观测噪声，η(x)表示观测函数，表示为
[0028][0029]其中，f
s
表示信号采样率，n表示采样点数，N表示采样总数。
[0030]在其中一个实施例中，根据方位差数据和俯仰差数据构建差通道信号观测模型，表示为
[0031][0032]其中，θ表示角误差，L为天线间隔，λ为波长。
[0033]在其中一个实施例中，根据和通道信号观测模型和差通道信号观测模型计算粒子似然比，包括：
[0034]根据和通道信号观测模型与差通道信号观测模型进行计算，得到目标存在假设的似然函数和目标不存在假设的似然函数；
[0035]根据目标存在假设的似然函数和目标不存在假设的似然函数进行计算，得到粒子似然比。
[0036]在其中一个实施例中，根据目标存在假设的似然函数和目标不存在假设的似然函数进行计算，得到粒子似然比，表示为
[0037][0038][0039][0040]其中，表示目标存在假设的似然函数，表示目标不存在假设的似然函数，H1表示目标存在假设，H0表示目标不存在假设，σ
s
表示信号复幅度的分布方差，表示像素点(i,j)的复幅度，表示的转置共轭，σ
N
表示噪声方差。
[0041]在其中一个实施例中，根据所述重采样粒子系统中的粒子状态进行计算，得到目标角误差估计，表示为
[0042][0043][0044]其中，表示重采样粒子系统中的粒子状态对应的权重，表示重采样粒子系统中的粒子状态对应的角误差。
[0045]一种基于三通道联合检测的角误差估计装置，所述装置包括：
[0046]初始化模块，用于初始化粒子状态，从状态空间抽取均匀分布的多个粒子状态得到初始粒子系统；其中，初始粒子系统包括初始目标状态和初始权重；
[0047]预测模块，用于根据当前时刻的目标状态构建目标运动模型和目标辛格模型，根据目标运动模型和目标本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于三通道联合检测的角误差估计方法，其特征在于，所述方法包括：初始化粒子状态，从状态空间抽取均匀分布的多个粒子状态得到初始粒子系统；其中，所述初始粒子系统包括初始目标状态和初始权重；根据当前时刻的目标状态构建目标运动模型和目标辛格模型，根据所述目标运动模型和目标辛格模型进行预测，得到下一时刻的预测目标状态；根据和通道数据构建和通道信号观测模型，根据方位差数据和俯仰差数据构建差通道信号观测模型，根据所述和通道信号观测模型与所述差通道信号观测模型计算粒子似然比，根据所述粒子似然比为所述预测目标状态对应的预测粒子赋予权重；根据权重对预测粒子进行重采样，得到重采样粒子系统，根据所述重采样粒子系统中的粒子状态进行计算，得到目标角误差估计。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，初始化粒子状态，从状态空间抽取均匀分布的多个粒子状态得到初始粒子系统，包括：初始化粒子状态，从状态空间抽取均匀分布的多个粒子状态得到初始粒子系统{x
i
,ω
i
}，其中，表示初始目标状态，ω
i
＝P
0|0
/v表示初始权重，表示第i个粒子的目标相位，f
i
表示第i个粒子的目标多普勒频率，表示第i个粒子的目标功率，表示第i个粒子的目标辛格模型中值，表示第i个粒子的目标辛格模型方差，P
0|0
表示初始存在概率，i＝1,2,...v表示粒子数，v表示粒子总数，a表示复幅度，t表示矩阵转置。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据当前时刻的目标状态构建目标运动模型和目标辛格模型，根据所述目标运动模型和目标辛格模型进行预测，得到下一时刻的预测目标状态，包括：根据当前时刻的目标状态中的所述目标相位和目标多普勒频率构建目标运动模型，根据所述目标运动模型进行预测，得到下一时刻的预测目标运动模型；根据当前时刻的目标状态中的所述目标功率、目标辛格模型中值和目标辛格模型方差构建目标辛格模型，根据所述目标辛格模型进行预测，得到下一时刻的预测辛格模型；根据所述预测目标运动模型和预测辛格模型中的参数得到下一时刻的预测目标状态。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，根据所述目标运动模型进行预测，得到下一时刻的预测目标运动模型，包括：根据当前时刻的目标运动模型进行预测，得到下一时刻的预测目标运动模型表示为
其中，表示目标相位，f表示目标多普勒频率，T表示采样周期，表示过程噪声矢量，k表示时刻，表示噪声的时间相关系数，w
c
为零均值高斯白噪声。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据所述目标辛格模型进行预测，得到下一时刻的预测辛格模型，包括：根据当前时刻的所述目标辛格模型中的目标功率进行预测，得到下一时刻的预测目标功率，表示为其中，表示k时刻的目标功率，σ
P
表示所述目标功率的固定方差；根据当前时刻的所述目标辛格模型中的目标辛格模型中值进行预测，得到下一时刻的预测目标辛格模型中...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋志勇，范红旗，张永强，蔡飞，兰初军，刘宇，
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：