[發(fā)明專利]基于加權(quán)最小二乘的雷達目標(biāo)RCS的預(yù)測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710644477.7
• 申請日: 2017-08-01
• 公開（公告）號: CN107255805B
• 公開（公告）日: 2019-10-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周生華;張可;劉宏偉;嚴(yán)俊坤
• 申請（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號: G01S7/41
• 分類號: G01S7/41;G01S13/66
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心 61205
• 代理人: 韋全生;王品華

1.一種基于加權(quán)最小二乘的雷達目標(biāo)RCS的預(yù)測方法，包括如下步驟：

(1)獲取目標(biāo)的航跡位置參數(shù)和目標(biāo)觀測值回波幅度：

(1a)在雷達與目標(biāo)運動直線構(gòu)成的平面內(nèi)，建立以雷達為中心的二維坐標(biāo)系，并獲取各個觀測時刻目標(biāo)航跡位置參數(shù)x_k和y_k，其中，k表示雷達觀測時刻；

(1b)利用目標(biāo)檢測算法，對各個觀測時刻的雷達回波進行檢測，得到各個觀測時刻的目標(biāo)回波幅度

(2)計算各個觀測時刻雷達相對于目標(biāo)的入射角度θ_k：

根據(jù)目標(biāo)航跡位置參數(shù)x_k和y_k，計算目標(biāo)在平動狀態(tài)下各個觀測時刻雷達相對于目標(biāo)的入射角度θ_k；

(3)設(shè)定目標(biāo)回波幅度閾值δ，并獲取目標(biāo)回波相關(guān)性判決條件：

(3a)設(shè)定目標(biāo)回波幅度閾值δ；

(3b)建立目標(biāo)散射模型，根據(jù)不同入射角度目標(biāo)回波的相關(guān)系數(shù)，獲取目標(biāo)回波相關(guān)性判決條件：

f_c(θ_k-θ_i)d/c≤ξ/2

其中，f_c表示雷達載頻，(θ_k-θ_i)表示第i個觀測時刻與第k個觀測時刻的角度間隔，f_c(θ_k-θ_i)表示等效頻率間隔，d表示目標(biāo)尺寸，c表示光速，ξ表示緊度因子；

(4)計算k+1時刻雷達相對于目標(biāo)的入射角度估計值

(4a)根據(jù)目標(biāo)運動方程，計算目標(biāo)在k+1時刻的位置估計值和

(4b)根據(jù)目標(biāo)在k+1時刻的位置估計值和計算k+1時刻雷達相對于目標(biāo)的入射角估計值

(5)獲取N個有效目標(biāo)回波幅度t(k)：

給定最大選擇樣本數(shù)參數(shù)N_max，并選擇k時刻之前大于目標(biāo)回波幅度閾值δ，且滿足目標(biāo)回波相關(guān)性條件的N個目標(biāo)回波幅度作為有效目標(biāo)回波幅度t(k)，其中，N＝min{NN_max}；

(6)給定加權(quán)最小二乘多項式階數(shù)M，并判斷N是否大于等于M，若是，執(zhí)行步驟(7)，否則，執(zhí)行步驟(4)；

(7)獲取加權(quán)最小二乘多項式系數(shù)矩陣X：

(7a)構(gòu)造M階加權(quán)最小二乘多項式g(θ)：

g(θ)＝a₀+a₁θ+…+a_M-1θ^M-1

其中，a₀,a₁,…,a_M-1為加權(quán)最小二乘多項式各項的系數(shù)；θ表示雷達相對于目標(biāo)的入射角度，g(θ)表示雷達相對于目標(biāo)的入射角度為θ時對應(yīng)的目標(biāo)回波幅度；

(7b)設(shè)定N個有效目標(biāo)回波幅度t(k)對應(yīng)不同加權(quán)權(quán)值為w_k，根據(jù)加權(quán)最小二乘法，計算加權(quán)最小二乘多項式系數(shù)矩陣X：X＝[a₀ a₁ … a_M-1]，其中，X的計算方法為：

將N個有效目標(biāo)回波幅度t(k)以及對應(yīng)雷達相對于目標(biāo)的入射角度θ組成的樣本點帶入加權(quán)最小二乘多項式中，得N個方程：

寫成矩陣形式：AX＝t，對其進行最小二乘加權(quán)，得到正規(guī)方程組矩陣形式為：A^TWAX＝A^TWt，對其左乘(A^TWA)^-1，即可得到加權(quán)最小二乘的系數(shù)矩陣為：

X＝(A^TWA)^-1A^TWt

其中，A為N×M的矩陣，其第n行第m列的元素為n＝1,2...N，m＝1,2...M，W表示N×N的對角矩陣且第ii個對角元素為w_ii，ii＝1,2...N，矩陣t為一個N維列向量且第jj個元素為[t]_jj＝t(k-jj+1)，jj＝1,2...N，T為矩陣轉(zhuǎn)置，(·)^-1為矩陣求逆；

(8)獲取k+1時刻目標(biāo)回波幅度的估計值

將加權(quán)最小二乘多項式系數(shù)矩陣X和k+1時刻雷達相對于目標(biāo)的入射角度帶入加權(quán)最小二乘多項式g(θ)中，得到k+1時刻目標(biāo)回波幅度的估計值

(9)獲取雷達目標(biāo)RCS的預(yù)測值：

對目標(biāo)回波幅度估計值取模并平方，得到目標(biāo)RCS的預(yù)測值。