專(zhuān)利名稱(chēng)：基于正交匹配追蹤的機(jī)動(dòng)目標(biāo)徑向加速度和速度估計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明隸屬于雷達(dá)信號(hào)處理領(lǐng)域，適用于高/中脈沖重復(fù)頻率雷達(dá)(如機(jī)載脈沖多普勒雷達(dá)等)對(duì)高機(jī)動(dòng)目標(biāo)的徑向加速度和速度的估計(jì)。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，飛機(jī)、導(dǎo)彈等空中目標(biāo)向著高速度、大機(jī)動(dòng)的方向發(fā)展，而目標(biāo)的這種運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)給雷達(dá)的跟蹤造成了很大困難，如果能快速確定目標(biāo)的徑向加速度和速度則會(huì)有效改善對(duì)目標(biāo)的實(shí)時(shí)跟蹤精度和可靠性；同時(shí)，快速準(zhǔn)確的確定目標(biāo)加速度也有助于目標(biāo)的分類(lèi)和識(shí)別，因此對(duì)大機(jī)動(dòng)目標(biāo)徑向加速度和速度快速準(zhǔn)確的估計(jì)對(duì)提高雷達(dá)的跟蹤性能、 快速準(zhǔn)確地識(shí)別目標(biāo)、增加武器系統(tǒng)的反應(yīng)時(shí)間、增強(qiáng)武器系統(tǒng)對(duì)目標(biāo)的打擊能力具有重要意義。目前常用的加速度和速度估計(jì)方法為基于分?jǐn)?shù)階Fourier變換(FRFT)的加速度和速度估計(jì)方法，這種方法主要由以下5個(gè)步驟實(shí)現(xiàn)(I)對(duì)回波信號(hào)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)角度為α的FRFT變換，得到(a，u)的二維平面圖；(2)采用大的搜索步長(zhǎng)Λ α進(jìn)行直接峰值搜索，得到峰值位置(5max ,Gmax )的粗略估計(jì)；(3)而后在@max ,^max )附近進(jìn)行小步長(zhǎng)的搜索，得到精確的分?jǐn)?shù)傅立葉變換峰值位置；(4)計(jì)算徑向加速度和速度參數(shù)。這種方法具有以下缺陷(I)由于FRFT是將信號(hào)分解為在各個(gè)正交chirp函數(shù)上投影分量的加權(quán)和，參數(shù)估計(jì)精度受信號(hào)觀測(cè)時(shí)間的影響，在觀測(cè)時(shí)間較少的情況下，精度較低，因此實(shí)時(shí)性不高；(2)由于FRFT變換是在那奎斯特采樣定理?xiàng)l件下對(duì)信號(hào)采樣，所需采樣頻率過(guò)高，因此在欠采樣條件下會(huì)發(fā)生信號(hào)參數(shù)估計(jì)失真的情況。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種基于正交匹配追蹤的加速度和速度估計(jì)方法，解決現(xiàn)有的基于FRFT的加速度和速度估計(jì)方法的估計(jì)精度不夠高、采樣頻率過(guò)大和所需信號(hào)時(shí)長(zhǎng)過(guò)大的問(wèn)題。本發(fā)明提出的基于正交匹配追蹤的加速度和速度估計(jì)方法的技術(shù)方案包括以下步驟步驟I :將雷達(dá)接收機(jī)接收到的線性調(diào)頻信號(hào)s (t)通過(guò)采樣器以采樣間隔!；進(jìn)行采樣，變?yōu)殡x散信號(hào)s (nTs)，其中η表示采樣點(diǎn)序號(hào)；將s(nTs)送入雷達(dá)信號(hào)處理計(jì)算機(jī)；在雷達(dá)信號(hào)處理計(jì)算機(jī)中執(zhí)行以下步驟步驟2 :初始化(設(shè)置分解參數(shù))T設(shè)為雷達(dá)的脈沖寬度；
λ為雷達(dá)波長(zhǎng)；fs為采樣頻率；fu設(shè)為L(zhǎng)FM信號(hào)的初始頻率；kv設(shè)為L(zhǎng)FM信號(hào)的調(diào)頻率；G((UXV) XN))設(shè)為過(guò)完備原子庫(kù)，UXV為原子庫(kù)中原子的個(gè)數(shù)，N = T/fs ；λ 2設(shè)為判斷OMP分解是否完成的相干比閾值；步驟3:形成過(guò)完備原子庫(kù)(I)根據(jù)LFM信號(hào)回波s⑴的特點(diǎn)，建立原子gr = exp[j2 π (fun+kvn2/2N) ]，η = 1,2, ...，N;(2)設(shè)定搜索精度和范圍，假設(shè)搜索范圍fu的取值為fu e [O, U] Δ fu, u = 1， 2，…，U，U為起始頻率的搜索個(gè)數(shù)，Afu為多普勒單元，搜索范圍Akv的取值為kve [O, V] Akv, Akv為調(diào)頻率單元，V = 1,2,…，V，V為調(diào)頻率的搜索個(gè)數(shù)，構(gòu)造的過(guò)完備原子庫(kù) G為(UXV) XN的矩陣
權(quán)利要求
I.一種基于正交匹配追蹤的加速度和速度估計(jì)方法，是指在不損失參數(shù)估計(jì)精度的條件下，用遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)采樣定理規(guī)定的采樣速率對(duì)信號(hào)進(jìn)行采樣，并采用正交匹配追蹤(OMP) 思想對(duì)回波信號(hào)的特征參數(shù)進(jìn)行提取，從而實(shí)現(xiàn)高機(jī)動(dòng)目標(biāo)徑向加速度和速度的估計(jì)，其特征在于包括以下步驟步驟I :將雷達(dá)接收機(jī)接收到的線性調(diào)頻信號(hào)s (t)通過(guò)采樣器以采樣間隔Ts進(jìn)行采樣，變?yōu)殡x散信號(hào)s (nTs)，其中n表示采樣點(diǎn)序號(hào)；將s(nTs)送入雷達(dá)信號(hào)處理計(jì)算機(jī)； 在雷達(dá)信號(hào)處理計(jì)算機(jī)中執(zhí)行以下步驟步驟2 :初始化 T設(shè)為雷達(dá)的脈沖寬度；入為雷達(dá)波長(zhǎng)； fs為采樣頻率； fu設(shè)為L(zhǎng)FM信號(hào)的初始頻率； kv設(shè)為L(zhǎng)FM信號(hào)的調(diào)頻率；G((UXV) XN))設(shè)為過(guò)完備原子庫(kù)，UXV為原子庫(kù)中原子的個(gè)數(shù)，N = T/fs ；入2 (RiS)設(shè)為判斷OMP分解是否完成的相干比閾值；步驟3:形成過(guò)完備原子庫(kù)(1)根據(jù)LFM 信號(hào)回波 s(t)的特點(diǎn)，建立原子 gr = exp[j2 n (fun+kvn2/2N) ], n = I,2，…，No(2)設(shè)定搜索精度和范圍，假設(shè)搜索范圍fu的取值為fuG
A fu, u = 1,2,…， U，U為起始頻率的搜索個(gè)數(shù)，A fu為多普勒單元，搜索范圍A kv的取值為kv G
A kv， 八匕為調(diào)頻率單元，v = 1，2，…，V，V為調(diào)頻率的搜索個(gè)數(shù)。構(gòu)造的過(guò)完備原子庫(kù)G為 (U*V) XN的矩陣
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于正交匹配追蹤的機(jī)動(dòng)目標(biāo)徑向加速度和速度估計(jì)方法，屬于雷達(dá)信號(hào)處理領(lǐng)域。本發(fā)明的方法可快速準(zhǔn)確地確定高速度、大機(jī)動(dòng)目標(biāo)的徑向加速度和速度，有效提高雷達(dá)對(duì)其的跟蹤性能及識(shí)別能力、增加武器系統(tǒng)的反應(yīng)時(shí)間、增強(qiáng)對(duì)目標(biāo)的打擊能力。本發(fā)明的方法包括以下步驟(一)對(duì)雷達(dá)接收信號(hào)進(jìn)行采樣，建立過(guò)完備原子庫(kù)；(二)對(duì)該信號(hào)進(jìn)行正交匹配追蹤分解；(三)搜索稀疏解能量圖峰值，根據(jù)峰值坐標(biāo)確定信號(hào)的徑向加速度和速度。本發(fā)明實(shí)時(shí)性高、對(duì)徑向加速度和速度估計(jì)精確、工程實(shí)現(xiàn)容易，具有較強(qiáng)的工程應(yīng)用價(jià)值和推廣前景?？捎糜诟纳茖?duì)高機(jī)動(dòng)目標(biāo)實(shí)時(shí)精確跟蹤處理，雷達(dá)目標(biāo)類(lèi)型識(shí)別等領(lǐng)域。
文檔編號(hào)G01S7/41GK102590798SQ201210059020
公開(kāi)日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月28日
發(fā)明者張磊, 王國(guó)宏, 譚順成, 賈舒宜 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍海軍航空工程學(xué)院