專利名稱：基于正交匹配追蹤的機動目標徑向加速度和速度估計方法
技術領域：
本發明隸屬于雷達信號處理領域，適用于高/中脈沖重復頻率雷達(如機載脈沖多普勒雷達等)對高機動目標的徑向加速度和速度的估計。
背景技術：
當前，飛機、導彈等空中目標向著高速度、大機動的方向發展，而目標的這種運動特點給雷達的跟蹤造成了很大困難，如果能快速確定目標的徑向加速度和速度則會有效改善對目標的實時跟蹤精度和可靠性；同時，快速準確的確定目標加速度也有助于目標的分類和識別，因此對大機動目標徑向加速度和速度快速準確的估計對提高雷達的跟蹤性能、 快速準確地識別目標、增加武器系統的反應時間、增強武器系統對目標的打擊能力具有重要意義。目前常用的加速度和速度估計方法為基于分數階Fourier變換(FRFT)的加速度和速度估計方法，這種方法主要由以下5個步驟實現(I)對回波信號進行旋轉角度為α的FRFT變換，得到(a，u)的二維平面圖；(2)采用大的搜索步長Λ α進行直接峰值搜索，得到峰值位置(5max ,Gmax )的粗略估計；(3)而后在@max ,^max )附近進行小步長的搜索，得到精確的分數傅立葉變換峰值位置；(4)計算徑向加速度和速度參數。這種方法具有以下缺陷(I)由于FRFT是將信號分解為在各個正交chirp函數上投影分量的加權和，參數估計精度受信號觀測時間的影響，在觀測時間較少的情況下，精度較低，因此實時性不高；(2)由于FRFT變換是在那奎斯特采樣定理條件下對信號采樣，所需采樣頻率過高，因此在欠采樣條件下會發生信號參數估計失真的情況。
發明內容
本發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方法，解決現有的基于FRFT的加速度和速度估計方法的估計精度不夠高、采樣頻率過大和所需信號時長過大的問題。本發明提出的基于正交匹配追蹤的加速度和速度估計方法的技術方案包括以下步驟步驟I :將雷達接收機接收到的線性調頻信號s (t)通過采樣器以采樣間隔!；進行采樣，變為離散信號s (nTs)，其中η表示采樣點序號；將s(nTs)送入雷達信號處理計算機；在雷達信號處理計算機中執行以下步驟步驟2 :初始化(設置分解參數)T設為雷達的脈沖寬度；
λ為雷達波長；fs為采樣頻率；fu設為LFM信號的初始頻率；kv設為LFM信號的調頻率；G((UXV) XN))設為過完備原子庫，UXV為原子庫中原子的個數，N = T/fs ；λ 2設為判斷OMP分解是否完成的相干比閾值；步驟3:形成過完備原子庫(I)根據LFM信號回波s⑴的特點，建立原子gr = exp[j2 π (fun+kvn2/2N) ]，η = 1,2, ...，N;(2)設定搜索精度和范圍，假設搜索范圍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數，Afu為多普勒單元，搜索范圍Akv的取值為kve [O, V] Akv, Akv為調頻率單元，V = 1,2,…，V，V為調頻率的搜索個數，構造的過完備原子庫 G為(UXV) XN的矩陣
權利要求
I.一種基于正交匹配追蹤的加速度和速度估計方法，是指在不損失參數估計精度的條件下，用遠小于傳統采樣定理規定的采樣速率對信號進行采樣，并采用正交匹配追蹤(OMP) 思想對回波信號的特征參數進行提取，從而實現高機動目標徑向加速度和速度的估計，其特征在于包括以下步驟步驟I :將雷達接收機接收到的線性調頻信號s (t)通過采樣器以采樣間隔Ts進行采樣，變為離散信號s (nTs)，其中n表示采樣點序號；將s(nTs)送入雷達信號處理計算機； 在雷達信號處理計算機中執行以下步驟步驟2 :初始化 T設為雷達的脈沖寬度；入為雷達波長； fs為采樣頻率； fu設為LFM信號的初始頻率； kv設為LFM信號的調頻率；G((UXV) XN))設為過完備原子庫，UXV為原子庫中原子的個數，N = T/fs ；入2 (RiS)設為判斷OMP分解是否完成的相干比閾值；步驟3:形成過完備原子庫(1)根據LFM 信號回波 s(t)的特點，建立原子 gr = exp[j2 n (fun+kvn2/2N) ], n = I,2，…，No(2)設定搜索精度和范圍，假設搜索范圍fu的取值為fuG
A fu, u = 1,2,…， U，U為起始頻率的搜索個數，A fu為多普勒單元，搜索范圍A kv的取值為kv G
A kv， 八匕為調頻率單元，v = 1，2，…，V，V為調頻率的搜索個數。構造的過完備原子庫G為 (U*V) XN的矩陣
全文摘要
本發明公開了一種基于正交匹配追蹤的機動目標徑向加速度和速度估計方法，屬于雷達信號處理領域。本發明的方法可快速準確地確定高速度、大機動目標的徑向加速度和速度，有效提高雷達對其的跟蹤性能及識別能力、增加武器系統的反應時間、增強對目標的打擊能力。本發明的方法包括以下步驟(一)對雷達接收信號進行采樣，建立過完備原子庫；(二)對該信號進行正交匹配追蹤分解；(三)搜索稀疏解能量圖峰值，根據峰值坐標確定信號的徑向加速度和速度。本發明實時性高、對徑向加速度和速度估計精確、工程實現容易，具有較強的工程應用價值和推廣前景。可用于改善對高機動目標實時精確跟蹤處理，雷達目標類型識別等領域。
文檔編號G01S7/41GK102590798SQ201210059020
公開日2012年7月18日 申請日期2012年2月28日 優先權日2012年2月28日
發明者張磊, 王國宏, 譚順成, 賈舒宜 申請人:中國人民解放軍海軍航空工程學院