[發明專利]一種基于二維稀疏結構的寬帶雷達飛機目標架次識別方法

有效

• 申請號: 202011534816.4
• 申請日: 2020-12-22
• 公開（公告）號: CN112731399B
• 公開（公告）日: 2023-06-02
• 發明（設計）人: 陳一暢;張袁鵬;湯子躍;朱振波;孫永健
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍空軍預警學院
• 主分類號: G01S13/91
• 分類號: G01S13/91
• 代理公司: 北京國坤專利代理事務所(普通合伙) 11491
• 代理人: 王峰剛

本發明提供了一種基于二維稀疏結構的寬帶雷達飛機目標架次識別方法，包括得到回波數據矩陣、得到地雜波對消后的數據矩陣、得到二維稀疏結構數據矩陣、得到二值數據矩陣、完成所述二值圖聚類和得到架次信息；該方法基于二維稀疏結構模型，同時利用了飛機目標回波的多普勒信息和距離信息，大大降低了雜波和噪聲的干擾，提高了架次識別的準確性；同時該方法可實現回波數據丟失情況下的目標架次識別。該方法彌補了窄帶識別中對相參積累時間的要求和寬帶識別中對信噪比要求較高的不足。

技術領域

本發明涉及雷達架次識別領域，尤其涉及一種基于二維稀疏結構的寬帶雷達飛機目標架次識別方法。

背景技術

隨著現代科技的快速發展，各類人造飛行器逐漸普及，特別地，得益于飛行器性能的提升和無線電網絡的互聯發展，無論是軍事戰場還是民事應用，空中編隊目標越來越多。常規雷達作為能夠提供目標位置和運動參數的傳感器，已遠遠不能滿足現代軍民各領域的需求，要想獲得編隊目標的詳細架次信息，需要基于現有信息資源提出準確的架次識別方法。雷達架次識別技術是以雷達作為傳感器，對探測到的目標的數量進行自動識別，對空域監視、目標規模判定乃至國土防空預警具有十分重要的作用。空中編隊目標架次識別主要是利用雷達回波信號提取編隊目標特征從而對架次進行識別，按照雷達體制，編隊目標架次識別技術可分為窄帶識別方法和寬帶識別方法。

窄帶識別方法是根據編隊目標之間的多普勒頻率差異，通過時頻分析類的方法實現目標架次的識別。這類方法對雷達信號的相干性和相參積累時間有著一定的要求，否則無法達到要求的多普勒頻率分辨率；此外，該類方法無法應用于飛機相對雷達徑向飛行的情況。寬帶識別方法是利用目標的各散射中心在徑向距離上的高分辨力，得到目標的一維高分辨距離像，通過對距離像中峰值數量的提取來實現目標架次的識別。但是僅僅依靠飛機目標的高分辨距離像也很難確定其架次，主要原因在于回波信號中含有噪聲和雜波，特別是當目標距離雷達較遠，信噪比較低時，難以確定檢測閾值。

發明內容

本發明的目的在于針對上述現有技術的不足，提供了一種基于二維稀疏結構的寬帶雷達飛機目標架次識別方法，基于二維稀疏結構模型，同時利用了飛機目標回波的多普勒信息和距離信息，大大降低了雜波和噪聲的干擾，提高了架次識別的準確性。

為實現上述目的，本發明采用了如下技術方案：

本發明提供了一種基于二維稀疏結構的寬帶雷達飛機目標架次識別方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、得到回波數據矩陣S_M×N：對采集的雷達回波數據進行混頻、相位檢波和A/D采樣，得到零中頻的數字信號；

對M個脈沖進行采樣，每個脈沖采樣N點，則第m個脈沖的N點采樣數據存儲成一個1×N的行向量[s_m,1,s_m,2,L?s_m,N]，M個脈沖的M×N個數據組成一個矩陣S_M×N，

S2、得到地雜波對消后的數據矩陣S_L×N：采用三脈沖MTI技術對所述矩陣S_M×N的每一列數據做運算：s_i,j-2×s_i-1,j+s_i+1,j；

其中，i＝2,3L?M-1，j＝1,L?N，得到數據矩陣S_L×N；其中，L＝M-2；

S3、得到二維稀疏結構數據矩陣P_sparse：利用同步正交匹配追蹤算法，優化求解下式：

其中，S^T為雷達回波所述數據矩陣S_L×N的轉置矩陣；

P為待求解的二維稀疏結構圖矩陣；P_i,j表述矩陣第i行第j列的元素；Φ為稀疏觀測矩陣；