[發(fā)明專利]基于多掃描遞歸的海雜波多普勒偏移和帶寬估計(jì)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910069649.1
• 申請(qǐng)日: 2019-01-24
• 公開（公告）號(hào): CN109581319B
• 公開（公告）日: 2023-02-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 水鵬朗;降曉冉;于涵;梁祥;石小帆
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01S7/41
• 分類號(hào): G01S7/41
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心 61205
• 代理人: 田文英;王品華

本發(fā)明公開了一種基于多掃描遞歸的海雜波多普勒偏移和帶寬估計(jì)方法，其步驟是：首先，第一次估計(jì)多普勒偏移與帶寬，將記錄的歸一化多普勒幅度譜作為遞歸估計(jì)的第一組數(shù)據(jù)；其次，獲取當(dāng)前掃描周期的回波數(shù)據(jù)的歸一化多普勒幅度譜，添加遺忘因子并結(jié)合記錄的前一個(gè)掃描周期的回波數(shù)據(jù)的遞歸的歸一化多普勒幅度譜，獲取當(dāng)前掃描周期的回波數(shù)據(jù)的遞歸的歸一化多普勒幅度譜；最后，對(duì)當(dāng)前掃描周期的回波數(shù)據(jù)進(jìn)行多普勒偏移與帶寬的遞歸估計(jì)，直到雷達(dá)工作停止，完成多普勒偏移與帶寬的多掃描遞歸估計(jì)。本發(fā)明相比于單掃描周期回波數(shù)據(jù)的估計(jì)方法，具有更低的估計(jì)誤差。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于通信處理技術(shù)領(lǐng)域，更進(jìn)一步涉及雷達(dá)信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域中的一種基于多掃描遞歸的海雜波多普勒偏移和帶寬估計(jì)方法。本發(fā)明可用于對(duì)機(jī)載雷達(dá)或者岸地雷達(dá)的實(shí)測數(shù)據(jù)，估計(jì)海雜波的多普勒偏移和帶寬。

背景技術(shù)

海雜波背景下的目標(biāo)檢測技術(shù)是雷達(dá)應(yīng)用技術(shù)中一個(gè)至關(guān)重要的研究方向，在軍事和民用領(lǐng)域得到普遍應(yīng)用。因?yàn)楹ｋs波的大場景特殊性，對(duì)海模式的雷達(dá)采用波數(shù)掃描的方式監(jiān)視大范圍區(qū)域，為了提高目標(biāo)檢測的效率，要求波束駐留時(shí)間短。同時(shí)，復(fù)雜的海洋環(huán)境和多變的氣象條件，海雜波的特性會(huì)隨著空間位置(距離-方位)變化。這都將導(dǎo)致統(tǒng)計(jì)特性一致的空間樣本數(shù)目不足。在一定程度下無法滿足雷達(dá)系統(tǒng)的需求，因此，需要一種能夠應(yīng)用于多掃描周期回波數(shù)據(jù)聯(lián)合估計(jì)海雜波的多普勒偏移和帶寬的穩(wěn)健估計(jì)方法，保證目標(biāo)檢測的基本要求。

李剛，許稼，彭應(yīng)寧，夏香根在其發(fā)表的論文“一種穩(wěn)健的機(jī)載雷達(dá)雜波多普勒參數(shù)估計(jì)方法”([J].電子與信息學(xué)報(bào).2007,12)中公開了一種以雜波多普勒分布(DDC)模型為基礎(chǔ)的穩(wěn)健的機(jī)載雷達(dá)雜波多普勒參數(shù)估計(jì)方法。該方法基于雜波多普勒分布(DDC)模型，利用“多點(diǎn)源”近似估計(jì)多普勒參數(shù)。該方法存在的不足之處是，在樣本數(shù)目包含信息少的情況下，估計(jì)方法魯棒性差，估計(jì)誤差大。

上海交通大學(xué)在其申請(qǐng)的專利文獻(xiàn)“一種基于循環(huán)累積的多普勒頻偏估計(jì)方法”(專利申請(qǐng)?zhí)?01410049077.8，授權(quán)公告號(hào)CN 103795676 A)中一種基于循環(huán)累積的多普勒頻偏估計(jì)方法。該方法首先計(jì)算出接收信號(hào)的整數(shù)頻偏和小數(shù)頻偏，然后與前一時(shí)刻的對(duì)應(yīng)頻偏值進(jìn)行比較，采用黃金分割法重新計(jì)算頻率偏移量，直至算法收斂，從而得到最優(yōu)的頻偏估計(jì)值。該方法存在的不足之處是，黃金分割算法運(yùn)算量比較大，算法收斂速度慢效率低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)上述已有技術(shù)的不足，提出一種海雜波多普勒偏移和帶寬的多掃描遞歸估計(jì)方法。以解決現(xiàn)有技術(shù)利用單掃描周期的回波數(shù)據(jù)進(jìn)行多普勒偏移與帶寬時(shí)精度差的問題，提高后續(xù)海雜波背景下目標(biāo)檢測的性能。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的基本思路是：首先第一次估計(jì)多普勒偏移與帶寬，得到遞歸估計(jì)的第一組數(shù)據(jù)，然后獲取當(dāng)前掃描周期的回波數(shù)據(jù)的歸一化多普勒幅度譜，結(jié)合前一個(gè)掃描周期回波數(shù)據(jù)的遞歸的歸一化多普勒幅度譜，得到當(dāng)前掃描周期的遞歸的歸一化多普勒幅度譜，最后對(duì)當(dāng)前掃描周期的回波數(shù)據(jù)進(jìn)行多普勒偏移與帶寬的遞歸估計(jì)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的具體實(shí)現(xiàn)步驟如下：

(1)實(shí)時(shí)接收雷達(dá)數(shù)據(jù)：

雷達(dá)接收機(jī)實(shí)時(shí)接收包含脈沖-距離-波位的三維回波數(shù)據(jù)，三維回波數(shù)據(jù)中包含M×N個(gè)分辨單元，其中，M表示三維回波數(shù)據(jù)中距離維的距離門數(shù)，N表示三維回波數(shù)據(jù)中波位維的波位數(shù)；

(2)第一次估計(jì)多普勒偏移與帶寬：

(2a)對(duì)雷達(dá)接收的第一個(gè)掃描周期的回波數(shù)據(jù)中包含的M×N個(gè)分辨單元進(jìn)行分塊，每5個(gè)分辨單元構(gòu)成一個(gè)數(shù)據(jù)塊；

(2b)從所有的數(shù)據(jù)塊中選取一個(gè)未選取過的數(shù)據(jù)塊；

(2c)利用歸一化多普勒幅度譜計(jì)算公式，計(jì)算所選塊數(shù)據(jù)的歸一化多普勒幅度譜；

(2d)按照下式，計(jì)算所選塊數(shù)據(jù)的多普勒偏移：