[發(fā)明專利]一種基于奇異矢量的多旋翼無人機物理參數提取方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011024462.9
• 申請日: 2020-09-25
• 公開（公告）號: CN112162273B
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發(fā)明（設計）人: 周代英;李糧余;張同夢雪;胡曉龍
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G01S13/58
• 分類號: G01S13/58;G01S13/02;G01S13/10;G01S7/41;G01S7/292;G06F17/14
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 孫一峰

1.一種基于奇異矢量的多旋翼無人機物理參數提取方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、將多旋翼無人機的雷達回波數據經過低通和高通濾波器后，得到第一級的近似系數和細節(jié)系數，然后對第一級的近似系數和細節(jié)系數進行離散小波變換，得到第二級的近似系數和細節(jié)系數，依此類推，進行3級離散小波分解后，得到的雷達回波數據序列s(t)為：

s(t)＝cd1(t)+cd2(t)+cd3(t)+cd4(t)+ca4(t)

其中，cd1(t)、cd2(t)、cd3(t)、cd4(t)分別為第一級、第二級、第三級和第四級的細節(jié)系數，ca4(t)為第四級的近似系數；所述離散小波變換的公式為：

其中,是ψ_a,b(t)的共軛，a,b∈Z，a和b分別為縮放和移動參數，ψ_a,b(t)是小波基函數；

S2、對ca4(t)進行短時傅里葉變換得到微多普勒圖：

其中,w(m)是長度為M的平滑窗口，f₀為頻率指數，m為序列編號，D是平滑窗口的重疊長度，得到的頻譜圖矩陣P的大小為M×Q,其中N為ca4(t)的長度；

S3、對微多普勒圖P做奇異值分解：

P＝UΣV^T

其中，Σ是對角矩陣，該矩陣對角元素是矩陣P的奇異值σ_i，i＝1,2,…,min(M,Q)，U是M×M的左奇異矩陣，V是Q×Q的右奇異矩陣；

對矩陣P的奇異值σ_i按大到小的順序排序：

σ₁σ₂…σ_min(M,Q)

S4、將最大奇異值σ₁對應的左奇異矢量u₁作為離散函數u₁(n)，其中n＝1,2,…,M，分別求解曲線斜率最小的拐點(n₁,u₁(n₁))：

和斜率最大的拐點(n₂,u₁(n₂))：

得微多普勒光譜寬度B：

B＝(n₂+1)-(n₁-1)

將最大奇異值σ₁對應的右奇異矢量v₁作為離散函數v₁(q)，其中q＝1,2,…,Q，對v₁(q)自相關得到自相關函數R(k)：

對R(k)取出中間峰值的點與下一個峰值的點作差即可估算出周期T，得到葉片閃爍率

根據頻譜寬度B和葉片閃爍率f確定旋槳葉片的長度L：

其中λ為雷達信號波長，β為目標相對于雷達相的俯仰角，根據槳葉數r，可得轉子轉速為