【技术实现步骤摘要】
基于相控阵雷达的三维空间蜂群目标检测及信息估计方法
[0001]本专利技术属于雷达
，具体涉及一种基于相控阵雷达的三维空间蜂群目标检测及信息估计方法。
技术介绍
[0002]蜂群目标源于人类社会对大自然界动物行为的研究，指尺寸相近、运动模式相似的大量个体，在一定时间内聚集在一起，并表现出去中心化、自组织等群体行为。典型的蜂群目标如鸟群、昆虫群、无人机群等。对空间蜂群目标的探测需求存在于现实世界的各个场景，如机场探鸟雷达需要对机场附近的鸟群进行探测跟踪，防止对飞机的起飞、着陆等造成影响；昆虫雷达需要对大规模昆虫群进行探测，对昆虫群的规模、密度和迁徙路线等进行预测估计，从而有效地防治昆虫灾害；未来的城市环境下，无人机外卖送餐、无人机快递配送等服务会逐渐普及，对城市上空无人机群的有效探测监管关系到市民的生活和城市的安全，是城市治理中重要的一环。对于这些空间蜂群目标场景，需要尽可能的对其进行精确探测，并获得足够的群目标的信息。因此，用雷达探测距离
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方位
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俯仰三维空间蜂群目标，并尽可能准确...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于相控阵雷达的三维空间蜂群目标检测及信息估计方法，具体步骤如下：S1、从点目标的单阵元雷达回波出发，结合相控阵雷达特点，得到空间多个目标到雷达不同阵元的距离
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方位
‑
俯仰三维回波，再结合蜂群目标的矢量叠加模型，建立起基于相控阵雷达的空间蜂群目标回波模型其中，K为蜂群内目标个数，l＝0,1,
…
,L
‑
1为距离维采样点，m＝0,1,
…
,M
‑
1为方位维阵元数，n＝0,1,
…
,N
‑
1为俯仰维阵元数，L为距离维的采样点数，M为方位维阵元总数，N为俯仰维阵元总数；x
k
(l,m,n)为蜂群中第k个目标在第l个距离维采样点，相对于第m个方位维阵元和第n个俯仰维阵元的回波；S2、对步骤S1中回波模型进行预处理，包括距离维脉冲压缩和方位
‑
俯仰维的波束形成，得到预处理结果X(R,A,E)；其中，R为距离维变量，A为方位维变量，E为俯仰维变量，X(R,A,E)表示在三个变量下的三维空间蜂群目标回波；S3、对方位
‑
俯仰维进行二维超分辨处理，将方位维和俯仰维回波矩阵的Frobenius范数作为正则化约束项，在该约束下求解优化问题其中，H为方位维
‑
俯仰维天线方向图对应的卷积矩阵，x(A,E)为目标在方位维
‑
俯仰维上的分布，y为步骤S2中的三维空间蜂群目标回波X(R,A,E)，||
·
||2为矩阵的二范数运算，μ为正则化参数，||
·
||
F
为矩阵的Frobenius范数，为目标的方位维
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俯仰维超分辨结果；S4、将多个位于相邻方位
‑
俯仰分辨单元的目标聚类为一簇，并将这一簇重新凝聚为一个目标点；S5、对三维凸包进行求解，得到蜂群目标的空间包络，进而得到对其轮廓的估计，在该轮廓估计的基础上，对蜂群的规模进行估计。2.根据权利要求1所述的一种基于相控阵雷达的三维空间蜂群目标检测及信息估计方法，其特征在于，所述步骤S1中：首先对相控阵雷达的参数进行预设，相控阵天线阵列为面阵，水平方向测方位角，阵元数为M，阵元间距为半波长，对应的方位维波束宽度为垂直方向测俯仰角，阵元数为N，阵元间距为半波长，对应的俯仰维波束宽度为雷达采用方位
‑
俯仰二维电扫模式，通过窄波束的空间扫描获取空间目标的距离、角度信息；单个目标的距离维雷达回波，如下式：其中，x
k
(τ)为蜂群中第k个目标在距离维上的回波，rect(
·
)是矩形窗函数，τ是距离维快时间，为第k个目标的距离维时延，c是光速，R
k
为第k个目标到雷达的径向距离，
T是发射脉冲时宽，s
k
为目标散射系数，f为雷达发射信号载频，α是雷达发射线性调频信号的调频斜率；对式(1)进行去载频处理，再对快时间维连续时间变量τ进行采样实现离散化，令τ＝t
l
＝l
·
T
s
,l＝0,1,
…
,L
‑
1，t
l
为离散化后的快时间维时间变量，T
s
为采样间隔，l为距离维采样点，式(1)可以写为：其中，λ为发射信号波长，c＝f
·
λ；假设第k个目标到雷达阵列原点的方位角度和俯仰角度分别为θ
k
和雷达阵元水平间距为d
y
，垂直间距为d
z
，目标到第(m,n)个雷达阵元的波程差为：水平方向垂直方向波程差导致的时间差会影响回波的相位信息，则单个目标的距离
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方位
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俯仰维回波可以写成：其中，l＝0,1,
…
,L
...
【专利技术属性】
技术研发人员：易伟，杨东旭，任周唱，黄宇轩，李文欣，孙智，孔令讲，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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