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一种基于杂波谱估计的雷达动静目标区分方法


技术摘要:
本发明涉及一种基于杂波谱估计的雷达动静目标区分方法,该发明针对雷达平台运动时,地杂波呈现杂波谱展宽、谱中心偏移的现象,需要精确估计谱中心及谱宽,从而将动静目标准确区分开来。本发明采用惯导数据和回波数据联合估计杂波谱的方法,计算出杂波谱中心和谱宽,再  全部
背景技术:
动目标检测是雷达必须具备的重要功能之一。通常雷达平台处于静止状态时,地 杂波在距离-多普勒平面上会集中在0多普勒频率(即fd=0Hz)附近,杂波谱宽也较窄。一般 在信号处理时,常常以0Hz为中心频率并设置固定谱宽(即fdw=c(常数)),把目标多普勒频 率位于[-fdw/2,fdw/2]区间内的认为静目标,而位于区间外的认为动目标。 在雷达平台运动时,地杂波相对雷达具有一定的速度,杂波谱中心出现了偏移,而 且不同方向的地杂波散射体相对雷达的速度各不相同,从而造成杂波谱的展宽。此时杂波 谱中心及谱宽均不固定,需要精确估计谱中心及谱宽,以便准确区分动静目标。 在信号处理中,杂波谱估计较常采用惯导信息估计和回波数据估计两种方法。两 种方法各有利弊:惯导信息一般来说比较稳定,不易出现较大偏差,但数据精度和更新率直 接影响杂波谱估计的精确度;回波数据虽然更贴合实际的杂波谱,但存在受系统影响产生 较差质量数据的风险,导致杂波谱估计偏差大。
技术实现要素:
要解决的技术问题 在雷达平台运动中,地杂波呈现杂波谱展宽、谱中心偏移的现象,需要精确估计杂 波谱中心及谱宽,进而准确区分动静目标。为了避免现有技术的不足之处,本发明提出一种 基于杂波谱估计的雷达动静目标区分方法。 技术方案 一种基于杂波谱估计的雷达动静目标区分方法,其特征在于步骤如下: 步骤1:获得NED坐标系下的实时惯导信息和距离-多普勒域回波数据; 步骤2:利用速度信息:东速veast、北速vnorth、天速vup;角度信息:方位角θ、俯仰角φ 以及系统信息:方位波束宽度θ3dB、脉冲重复频率PRF、相参积累脉冲数M;计算谱中心 fdc_ins_index及谱宽fdw_ins_num: 步骤2.1:计算波束中心视线方向速度vlos以及波束宽度两边界方向速度 vlos=veast×cos(φ)×sin(θ) vnorth×cos(φ)×cos(θ) vup×sin(φ) 步骤2.2:计算谱中心fdc_ins及谱宽fdw_ins,并对谱中心解模糊: 4 CN 111580082 A 说 明 书 2/5 页 fdc_ins=mod(fdc_ins,PRF) 步骤2.3:对多普勒频率进行量化,计算谱中心对应的多普勒通道号fdc_ins_index和 谱宽对应的多普勒通道数fdw_ins_num: fdc_ins_index=round(fdc_ins/Δfd) fdw_ins_num=round(fdw_ins/Δfd) Δfd=PRF/M 其中,M为相参积累点数; 步骤3:对距离-多普勒域回波数据沿距离维进行分段处理,距离单元共N个,平均 分成K段,计算出谱中心fdc_data_index: 步骤3.1:对各段功率谱Pf(m ,n)沿距离维相加,计算出各段的功率谱之和Σf(m , k): 步骤3.2:对Σf(m ,k)沿多普勒维搜索最大值坐标,计算出各段谱中心fdc_seg_index (k): 步骤3.3:对各段谱中心fdc_seg_index(k)求质心,计算出平均谱中心fdc_data_index: 步骤4:联合惯导估计值fdc_ins_index和数据估计值fdc_data_index,计算谱中心及谱宽 最终估计值fdc_index、fdw_num: fdc_index=(|fdc_data_index-fdc_ins_index|<ε)?fdc_data_index:fdc_ins_index fdw_num=k×fdw_ins_num 步骤5:选取检测目标Target(findex),判断是否为动目标: 步骤6:输出目标动静特征信息。 步骤4中的所述的ε为5。 有益效果 本发明提出的一种基于杂波谱估计的雷达动静目标区分方法,包括以下步骤:(a) 5 CN 111580082 A 说 明 书 3/5 页 获得实时惯导信息和距离-多普勒域回波数据;(b)利用速度信息、角度信息以及系统信息, 计算出惯导谱中心和惯导谱宽;(c)对距离-多普勒域回波数据沿距离维进行分段处理,计 算各段功率谱中心,再对其求质心,计算出数据谱中心;(d)联合惯导估计值和数据估计值, 计算谱中心及谱宽最终估计值;(e)选取检测目标,若目标多普勒与谱中心的差值绝对值小 于半个谱宽(若量化成多普勒通道号还需考虑频率折叠),则判为静目标,否则为动目标; (f)输出目标动静特征信息。该方法由于采用了惯导信息和回波数据联合估计杂波谱中心, 既避免了惯导信息精度低导致的估计不精确的问题,又避免回波数据质量差造成的估计偏 差大的问题;采用实时惯导信息估计杂波谱宽,可以避免固定谱宽引起的冗余度过大的问 题,提高对近杂波区即低速目标的检测区分能力。 附图说明 图1联合估计法流程图 图2雷达平台几何关系图 图3距离分段示意图 图4距离分段估计原理图 图5本发明流程图
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