[發明專利]基于HoWVD的相位多項式系數的參數估計方法

在審

• 申請號: 202210049115.4
• 申請日: 2022-01-17
• 公開（公告）號: CN114509735A
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 謝仁宏;王騰;李鵬;芮義斌;游雨;顧津瑋
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G01S7/41
• 分類號: G01S7/41
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 岑丹

本發明公開了一種基于HoWVD的相位多項式系數的參數估計方法，用于高速目標相參積累中的多普勒擴展補償，屬于雷達信號處理技術領域，涉及到雷達回波的相參積累，包括以下步驟：根據經過脈沖壓縮后的雷達回波構建HoWVD矩陣；通過FFT算法將數據矩陣轉化到時頻域進行分析；對時頻域中的信號進行疊加積累；通過峰值檢測得到相位參數信息；最后根據相位參數估計值對雷達回波補償。本發明具有算法復雜度低，參數估計準確，具有一定的抗噪聲和抗交叉項干擾的能力，在低信噪比下仍具有一定的參數估計能力。

技術領域

本發明屬于雷達信號處理領域，具體為一種基于HoWVD的相位多項式系數的參數估計方法。

背景技術

隨著隱身技術的發展，現代具有隱身能力的飛行器雷達散射截面積(RCS)非常小，使得經過處理后的雷達回波淹沒在噪聲和雜波之中，提高雷達對微弱目標探測能力最直接的方法就是增加雷達對目標的凝視時間。然而對于高速機動目標回波則會產生距離單元走動和多普勒擴展現象，導致延長相參積累時間不能獲得更高的信噪比增益。

對高速機動目標的相參積累一般分為兩步，第一步為校正距離單元走動效應，而當目標回波的距離走動被完全校正后，對于勻速運動的目標，直接使用MTD算法即可完成回波的相參積累，而對于做勻加速或變加速運動的目標，則可以將脈壓后的回波信號沿慢時間維建模為線性調頻信號或二次調頻信號(Quadratic Frequency Modulated，QFM)信號。對于相位多項式參數的估計一般可分為兩種方法，一類是基于多項式相位信號(Polynomial Phase Signal，PPS)模型的參數估計如最大似然估計(Maximum Likelihood，ML)法等，另一類是基于時頻變換方法如Wigner-Ville分布(Wigner-Ville Distribution，WVD)等，這類方法一般抗噪聲和交叉項干擾能力較差。另外，針對高速機動目標的相參積累還有一種方法，其主要思想是通過搜索目標的初始距離、速度等運動參數，沿斜線對回波進行相參積累，如RFT變換和GRFT變換，這類方法需要多維聯合搜索，算法復雜度極高。

發明內容

本發明的目的在于得到一種無需參數搜索的相位多項式參數估計方法，以補償高速機動目標相參積累中的多普勒擴展。

實現本發明的技術方案為：一種基于HoWVD的相位多項式系數的參數估計方法，包括以下步驟：

步驟1、根據需要估計的相位多項式的參數階次，引入多階延遲時間變量構建HoWVD數據矩陣；

步驟2、將HoWVD數據矩陣轉化至時頻域，并進行積累；

步驟3、對積累后的數據進行處理得出當前的參數估計值，更新最小可檢測峰值系數，根據參數估計值構建補償因子對當前階相位項進行補償；

步驟4、對補償后降階的相位多項式按照步驟1～步驟3進行參數估計和補償，直到當前相位多項式的階數為1。

優選地，引入多階延遲時間構建HoWVD數據矩陣的具體方法為：

設需要進行參數估計的相位多項式階數為M，則引入M組延遲時間變量按照下式構建一個M+1維數據矩陣：

其中，s(n)表示需要估計參數的相位多項式，τ_i，i＝1,2，…M，表示第i階延時系數。

優選地，需要估計參數的相位多項式s(n)的表達式為：

式中，A表示相位多項式的常數幅度，α_m表示m次相位系數，n代表樣點序號，Δ表示采樣間隔時間。