海上变加速目标运动参数估计与分段方法技术

本发明专利技术给出了一种海上变加速目标运动参数估计与分段方法，该方法包含以下步骤：

【技术实现步骤摘要】
海上变加速目标运动参数估计与分段方法


：
[0001]本专利技术属于雷达目标检测领域，具体涉及一种对海上复杂运动目标的运动分段和运动参数估计的方法
。

技术介绍

：
[0002]海洋已成为各国政治
、
经济
、
军事斗争的主战场，海上小目标的检测对建设海洋强国，保障海洋权益具有重要意义
。
雷达在对海观测时，其接收到的回波中，海杂波占据了主要的成分，海上小目标的低可观测性导致接收回波的信杂比很低，雷达对此类目标的检测效果较差
。
为了提升海杂波背景下弱小目标检测的性能，国内外开展了长时间积累技术的研究，相比于长时间非相参积累，长时间相参积累利用了回波信号的相位信息，能够很好地补偿回波的相位波动，使得信号的能量同相叠加，是有效提高回波信杂比，从而提高检测概率的重要技术
。
但在雷达对目标进行长时间观测时，目标的运动可能跨越多个距离单元，并做复杂的变加速运动，运动形式与一般的运动模型失配，导致传统的基于
MTD
的长时间相参积累算法的效果变差
。
因此，对目标运动参数的准确估计和运动的精细分段是长时间相参积累技术研究的重点，可以为长时间相参积累算法提供关于目标运动状态的先验信息
。

技术实现思路

：
[0003]本专利技术针对海上目标的运动与一般的运动模型不匹配导致长时间相参积累效果变差的问题，提供了一种海上目标运动的精细分段方法，并估计得到每段运动的运动参数，本专利技术可为开展海上目标长时间相参积累技术的研究提供目标运动状态估计
。
[0004]本专利技术遵循了以下的技术方案：海上变加速目标运动参数估计与运动分段方法，包括以下步骤：
[0005](1)
对海上变加速运动目标的雷达回波，在慢时间维分为若干个
CPI。
[0006](2)
对
CPI
片段进行运动参数估计
。
[0007](3)
结合每个
CPI
片段参数估计的结果，将加速度相近的
CPI
合并为一段运动，将加速度变化较大时间点作为运动的分段点，从而将目标的复杂运动分段
。
[0008]本专利技术与现有技术相比的优点在于：
[0009](1)
本专利技术将长时间观测到的目标回波分为多个
CPI
，并对每一小段时间内的数据使用瞬时自相关函数频谱估计目标运动参数，相比于直接对整段回波进行运动参数估计，处理的计算量减小
。
[0010](2)
本专利技术通过相邻
CPI
内加速度的变化的大小来确定目标运动状态是否发生变化，并将加速度变化较大的时间点作为运动的分段点，对目标运动状态发生变化的时间点的定位更加精确
。
[0011](3)
本专利技术对目标的各阶段运动进行了参数估计，通过对运动过程的分段，实现了对复杂运动目标的简化描述
。
附图说明
：
[0012]图1为本专利技术对海上目标运动分段的流程图
。
[0013]图2为初速度估计结果与真值
。
[0014]图3为加速度估计结果与真值
。
[0015]图4为对目标运动的分段结果
。
具体实施方式
：
[0016]下面结合附图以及具体实施方式进一步说明本专利技术：
[0017]对于雷达接收的海面回波，本专利技术对其进行处理的流程图如图1所示，具体包括以下三个步骤
。
[0018]1)
将回波信号划分为多个
CPI
进行处理
[0019]设海上的运动目标与雷达的径向距离为
r(t
m
)
，其中
t
m
＝
mT
r
,m
＝
0,1,...,M
‑1为慢时间，
T
r
为脉冲重复间隔，经过脉冲压缩后的基带目标回波可表示为
(1)。
[0020][0021]其中
A
r
为脉冲压缩后的信号幅度，若目标在观测时间内做匀加速运动，即则回波在慢时间域表现为为信号参数与目标初速度与加速度相关的
LFM
信号
。
[0022]在慢时间维将目标回波划分为多个相干处理间隔，设每个
CPI
的包含脉冲数为
N
，则可将总的
M
个脉冲的回波划分为个
CPI
，其中
round
为四舍五入取整
。
则第
i
个
CPI
内的回波信号可简化表示为
:
[0023][0024]其中
A0为常数，为第
i
个
CPI
内信号的多普勒中心频率，为多普勒调频率，
v
i
‑1，
a
i
分别为运动的初速度和加速度，为前
i
‑1个
CPI
的持续时间
。
[0025]2)
基于瞬时自相关函数频谱的目标运动参数估计
[0026]对于每段持续时间为
NT
r
秒的回波信号，使用瞬时自相关函数频谱估计目标在这段时间内的运动速度和加速度
。
瞬时自相关函数的频谱是一种基于
Wigner
‑
Ville
分布的简化表示，通过将具有特定参数的
LFM
信号从时域变换到多普勒频率域，实现了
LFM
信号在多普勒频率域上的能量积累
。
[0027]对于中心频率为
f
di
，调频率为
k
i
的回波信号，其在某一时刻
t
0i
的瞬时自相关函数为：
[0028][0029]对给定的
t0，
F
i
(t0,
τ
)
可以看做单变量函数
F
i
(
τ
)
，对
F
i
(
τ
)
作傅里叶变换得：
[0030][0031]由于划分得到的每个
CPI
的持续时间较短，且海上目标的加速度较小，则项对初速度估计的影响可忽略
。
则变换后信号的峰值对应的多普勒频率为多普勒频率的估计值可根据
(5)
计算得到
。
[0032][0033]其中
Δ
f
为多普勒窗长，根据多普勒频率的估计值以及雷达波长，可得到第
i
个
CPI<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
海上变加速目标运动参数估计与分段方法，其特征在于步骤如下：步骤
(1)
：在慢时间维将目标回波分为多个
CPI
片段；步骤
(2)
：对各
CPI
片段进行运动参数估计；对每个
CPI
片段内的回波，基于瞬时自相关函数频谱估计每个
CPI
的初速度，并根据估计得到的相邻
CPI
的初速度，得到加速度的估计
。
步骤
(3)
：根据得到的运动参数的估计结果将目标运动分段
。
结合步骤
(2)
中估计得到的各
CPI
的运动初速度和加速度，将具有相近加速度的
CPI
合并为一段运动，而加速度发生较大变化的时间点作为目标运动的分段点，从而将目标的复杂运动分段
。2.
根据权利要求1中所述的海上变加速目标运动参数估计与运动分段方法，其特征在于：所述步骤
(2)
使用瞬时自相关函数频谱中的峰值估计各
CPI
片段的初速度
。
利用短时间内目标运动相对稳定的前提条件，忽略影响小的干扰因素，将瞬时自相关函数频谱简化为
sinc
函数的形式，这样...

【专利技术属性】
技术研发人员：王文光，赵振方，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：