基于快速自适应脉冲压缩的机载气象雷达目标检测方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114200406A(43)申请公布日2022.03.18(21)申请号202111434997.8(22)申请日2021.11.29(71)申请人南京航空航天大学地址210016江苏省南京市江宁区将军大道29号(72)发明人汪玲于昕迪耿哲朱岱寅李勇(74)专利代理机构南京经纬专利商标代理有限公司32200代理人朱桢荣(51)Int.Cl.G01S7/28(2006.01)G01S7/292(2006.01)G01S13/95(2006.01)权利要求书3页说明书8页附图3页(54)发明名称基于快速自适应脉冲压缩的机载气象雷达目标检测方法(57)摘要本发明公开了一种基于快速自适应脉冲压缩的机载气象雷达目标检测方法，涉及雷达信号处理技术领域，该方法能够有效解决分布式气象目标强散射点旁瓣可能会淹没弱散射点的问题，在存在地杂波的情况下准确检测出气象目标。此方法包括步骤：(1)确定机载气象雷达系统的发射信号及回波序列；(2)构建快速自适应脉冲压缩滤波器；(3)确定快速自适应脉冲压缩滤波器迭代过程的先验信息；(4)利用快速自适应脉冲压缩滤波器对L个距离单元的回波信号进行迭代滤波，实现目标检测。本发明在保持降低距离旁瓣性能的同时，还大大降低了计算复杂度，是检测气象目标的较好选择。CN114200406ACN114200406A权利要求书1/3页1.一种基于快速自适应脉冲压缩的机载气象雷达目标检测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S1、确定机载气象雷达系统的发射信号及回波序列；步骤S2、根据步骤S1发射信号及回波序列，构建快速自适应脉冲压缩滤波器；将回波序列等间距采样分成M段；设发射信号脉冲采样点数为N，共L个距离单元，计算第l个距离单元的第m段快速自适应脉冲压缩滤波器的系数l＝0,1,…L‑1,m＝0,1,…M‑1，然后将重新组合求解滤波器系数步骤S3、确定快速自适应脉冲压缩滤波器迭代过程的先验信息，先验信息是指初始阶段的自适应脉冲压缩滤波器系数步骤S4、根据步骤S2的步骤S3的利用快速自适应脉冲压缩滤波器对L个距离单元的回波信号进行迭代滤波，从而得到长度为L的目标估计值上标T表示转置，x(l)表示第l个距离单元的目标估计值。2.根据权利要求1所述的一种基于快速自适应脉冲压缩的机载气象雷达目标检测方法，其特征在于，步骤S1具体如下：设发射信号脉冲采样点数为N，共L个距离单元，则发射信号用向量表示为Tsj为发射信号的第j个采样值，j＝0,1…N‑1，(·)表示转置；回波序列是指第l个距离单元回波数据的相邻N个连续采样点，表示为l＝0,1,…L‑1,j＝0,1,…N‑1，其中，y(l+j)为第(l+j)个离散回波信号采样值。3.根据权利要求2所述的一种基于快速自适应脉冲压缩的机载气象雷达目标检测方法，其特征在于，步骤S2具体如下：将长度为N的回波序列降维，将等间距采样分成M段，每一段的长度K＝N/M；若K不是整数，将后面补0至K是整数；则第m段降维回波序列表示为其中，y(l+qM+m)为第(l+qM+m)个离散回波采样值，m＝0,1…M‑1，q＝0,1…K‑1；采用基于最小均方误差的贝叶斯估计算法计算并用对滤波来计算第l个距离单元目标估计值x(l)，估算的代价函数表示为其中，(·)H表示共轭转置，E[·]表示期望；当代价函数最小时，的最优解表示如下：2CN114200406A权利要求书2/3页其中，目标估计值的功率ρ(l)＝|x(l)|2，是噪声的协方差矩阵，是杂波的协方差矩阵，表示第m段降维发射信号，其中，sqM+m表示第(qM+m)个离散发射信号采样值，q＝0,1,…K‑1；式(1)即为构建的快速自适应脉冲压缩滤波器；计算第l个距离单元的第m段快速自适应脉冲压缩滤波器的系数m＝0,1…M‑1，其中是第(qM+m)个滤波器系数采样值，q＝0,1…K‑1；按照采样的方式将M段长度为K的重新组合成长度为N的滤波器系数为第j个滤波器系数采样值。4.根据权利要求3所述的一种基于快速自适应脉冲压缩的机载气象雷达目标检测方法，其特征在于，矩阵用下式求得：其中，目标估计值的功率ρ(l+Mk‑i+m)＝|x(l+Mk‑i+m)|2，x(l+Mk‑i+m)为第(l+Mk‑i+m)个目标估计值，表示第i段降维发射信号向左或向右移位k位，然后用0补齐；当k≥0时，其中s(q‑k)M+i表示第((q‑k)M+i)个离散发射信号采样值，q＝0,1…K‑1，01×k为k个0，当k＜0时01×(‑k)为‑k个0，其中s‑kM+i表示第(‑kM+i)个离散发射信号采样值。5.根据权利要求3所述的一种基于快速自适应脉冲压缩的机载气象雷达目标检测方法，其特征在于，步骤S3中，6.根据权利要求4所述