[發明專利]基于重構信號和1-范數的動目標檢測與參數估計方法

有效

• 申請號: 201410008996.0
• 申請日: 2014-01-08
• 公開（公告）號: CN103760540A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發明（設計）人: 李海;吳仁彪;鄭景忠;賈瓊瓊
• 申請（專利權）人: 中國民航大學
• 主分類號: G01S7/41
• 分類號: G01S7/41
• 代理公司: 天津才智專利商標代理有限公司 12108
• 代理人: 龐學欣

技術領域

本發明屬于雷達信號處理技術領域，特別是涉及一種基于重構信號和1-范數的動目標檢測與參數估計方法。

背景技術

在現代戰爭中，高性能機載雷達已成為不可或缺的技術裝備之一。由于機載雷達架設在高空載機上，因此對飛機這一類目標，特別是低空飛行目標，其可視距離要比地基雷達遠得多，同時還具有覆蓋范圍大、探測距離遠、機動靈活等特點，因此可擔任警戒、指揮等重要任務。目前，利用機載雷達對動目標多普勒頻率估計的數字測頻法主要有FFT測頻法、相位測頻法、瞬時自相關法、KAY測頻法等。其中KAY測頻法是一種經典頻率估計方法，對于單頻正弦信號，當信噪比很高時，其頻率估計結果達到了Cramer-Rao界；但當信噪比低于6dB時，其測頻精度顯著降低。FFT測頻法適用于單頻信號、窄帶信號和寬帶信號的頻率估計，但當樣本數較少時其頻率估計精度很低，分辨率不高。此外，在運動目標參數估計方面，常見的方法有單脈沖方法和最大似然法等。然而單脈沖方法在雜波背景下性能下降非常明顯，最大似然法需要的計算量很大。

當機載雷達處于下視工作狀態時，面臨著比地基雷達更強的地雜波問題，它不僅強度大，而且由于不同方位的地面散射體相對于載機的速度各異，使雜波呈現出很強的空時耦合性，導致雜波譜具有較大的方位-多普勒帶寬，從而導致目標常淹沒在強雜波背景中，使得對目標的檢測和參數估計能力受到嚴重影響。目前，空時自適應處理（Space-Time?Adaptive?Processing，STAP）是一種應用最廣泛的機載雷達地雜波抑制技術，然而空時二維自適應處理（STAP）需要比較多的自由度來抑制雜波。當機載雷達發射的脈沖數目較少時，就會出現空時自適應處理系統多普勒分辨率降低，參數估計誤差增大等問題。

發明內容

為了解決上述問題本發明的目的在于提供一種能夠提高參數估計精度的基于重構信號和1-范數的動目標檢測與參數估計方法。

為了達到上述目的，本發明提供的基于重構信號和1-范數的動目標檢測與參數估計方法包括按順序進行的下列步驟：

1）對機載雷達接收到的總回波數據進行雜波抑制，得到雜波抑制后的數據S1階段；

2）以速度值為變量重構一個目標信號的S2階段；

3）利用上述步驟2）得到的重構目標信號與步驟1）得到的雜波抑制后的數據的1-范數來構造代價函數的S3階段；

4）對速度進行搜索，使得上述代價函數取得最小值時的速度值即為估計結果的S4階段。

在步驟1）中，所述的對機載雷達接收到的總回波數據進行雜波抑制，得到雜波抑制后數據的方法是利用逆協方差矩陣估計方法來進行雜波抑制；即首先利用鄰近距離門的回波數據估計得到待檢測距離門的雜波協方差矩陣，然后利用鄰近距離門雜波協方差矩陣的逆來估計待檢測距離門的雜波協方差矩陣的逆；再通過空時自適應處理方法完成對待檢測單元內雜波的有效抑制，進而得到雜波抑制后的數據。

在步驟2）中，所述的以速度值為變量重構一個目標信號的方法是根據目標空時二維數據模型以目標運動速度為變量重構一個目標回波信號。

在步驟3）中，所述的利用上述步驟2）得到的重構目標信號與步驟1）得到的雜波抑制后的數據的1-范數來構造代價函數的方法是將重構信號與雜波抑制后數據做差，得到差函數，再通過對差函數求1-范數來構造代價函數。

在步驟4）中，所述的對速度進行搜索，使得上述代價函數取得最小值時的速度即為估計結果的方法是通過對速度進行搜索，使得代價函數取得最小值，此時對應的速度值即為估計結果。

本發明提供的基于重構信號和1-范數的動目標檢測和參數估計方法能夠在機載雷達發射脈沖數目有限的情況下，仍然能獲得精確的參數估計結果。該方法通過重構信號并利用重構信號與雜波抑制后數據的1范數來構造代價函數，進而完成動目標的參數估計。通過仿真實驗對比可知，本發明方法較傳統的FFT測頻法、3DT法對動目標速度的估計精度有了較大提高，能夠獲得與最優處理器法相當的估計性能，且參數估計的均方根誤差更接近克拉美-勞界，從而說明了本發明方法的有效性。

附圖說明

圖1為本發明提供的基于重構信號和1-范數的動目標檢測與參數估計方法流程圖。

圖2為機載雷達接收到的總回波功率譜。

圖3為采用逆協方差矩陣法對總回波信號進行雜波抑制后數據的功率譜。

圖4為代價函數值隨搜索速度變化圖。

圖5為采用不同方法估計得到的速度均方根誤差隨輸入信噪比變化曲線圖。