[發明專利]一種基于微波光子信號和改進粒子群的電磁參數估計方法

在審

• 申請號: 202110256888.5
• 申請日: 2021-03-09
• 公開（公告）號: CN115047420A
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發明（設計）人: 邢孟道;謝意遠;高悅欣;郭亮;孫光才
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01S7/41
• 分類號: G01S7/41
• 代理公司: 西安嘉思特知識產權代理事務所(普通合伙) 61230
• 代理人: 劉長春

本發明提供了一種基于微波光子信號和改進粒子群的電磁參數估計方法，通過獲取目標散射中心的屬性散射中心模型；使用極坐標算法對屬性散射中心模型進行兩維解耦，獲得兩維波數解耦模型；基于兩維波數解耦模型，構造表征字典，基于改進的粒子群優化算法以及CLEAN算法對待估計參數進行估計，確定待估計參數值；基于待估計參數值，確定目標散射中心的二維圖像。通過本發明的參數估計方法，可實現跨譜段、大轉角條件下，從目標回波的頻率角度依賴性中提取幾何電磁特征的問題，提高預估出的散射中心二維圖像質量。

技術領域

本發明屬于雷達信號處理技術領域，具體涉及一種基于微波光子信號和改進粒子群的電磁參數估計方法。

背景技術

雷達目標電磁散射特性的準確預估及解譯在軍事領域具有非常重要的意義。微波光子技術使雷達具備了收發和處理跨譜段大帶寬信號的能力，極大提升了目標的頻率響應的測量范圍，為目標回波頻率依賴性的提取提供了可能性，從而有助于更好地實現基于回波數據的目標電磁特性預估。

電磁散射特征提取可以通過估計散射中心參數化模型的參數實現，即將散射中心電磁特征提取問題等價為電磁參數估計問題進行研究。高效、精確地提取目標頻率、角度依賴特性是實現基于目標電磁特性目標識別分類的基礎。

微波光子雷達發射大帶寬跨譜段的信號，在跨譜段雷達系統條件下，目標信息量相比傳統雷達成倍增加。基于小帶寬條件下的低分辨率參數估計方法，無法有效地提取信號所包含的目標精細特征信息。另外，距離分辨率的提升和觀測視角的增加使得回波數據存在嚴重的距離方位耦合。不消除距離方位耦合直接成像會嚴重降低圖像質量。

發明內容

為了解決現有技術中存在的上述問題，本發明提供了一種基于微波光子信號和改進粒子群的電磁參數估計方法。本發明要解決的技術問題通過以下技術方案實現：

本發明提供的一種基于微波光子信號和改進粒子群的電磁參數估計方法包括：

步驟1：獲取目標散射中心的屬性散射中心模型；

其中，所述屬性散射中心模型表述所述目標散射中心的回波數據；

步驟2：使用極坐標算法對所述屬性散射中心模型進行兩維解耦，獲得兩維波數解耦模型；

步驟3：基于所述兩維波數解耦模型，構造表征字典；

其中，所述表征字典中包含所述目標散射中心的待估計參數，所述表征字典表示所述目標散射中心的距離以及方位；

步驟4：基于改進的粒子群優化算法以及CLEAN算法對所述待估計參數進行估計，確定所述待估計參數值；

步驟5：基于待估計參數值，確定目標散射中心的二維圖像。

可選的，所述屬性散射中心模型表示為：

其中，表示散射中心的回波；f表示頻率，單位為Hz；fc表示中心頻率；C表示電磁波傳播速度，單位為m/s；表示方位觀測角度，單位為rad；表示散射中心i的參數集；A_i為幅度，L_i為長度，為該散射中心的初始指向角，x_i為方位向位置，y_i為距離向位置；α_i∈[-1，-0.5，0，0.5，1]為頻率依賴因子；

散射中心的回波數據的波數譜S_n表示為：

其中，K_R為波束向量，r_n＝(x sinθ+y cosθ)為場景基準點到點目標P_n的距離向量；θ表示目標轉角的變化，σ_n為目標的回波振幅，n表示第n個點目標。

可選的，所述步驟2包括：