一种基于FFT的线性调频连续波雷达检测前参数估计方法.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CN113759316A(43)申请公布日2021.12.07(21)申请号202110993506.7(22)申请日2021.08.27(71)申请人南京航空航天大学地址210016江苏省南京市秦淮区御道街29号(72)发明人晋本周王燕申宇彤李建峰张小飞吴启晖(74)专利代理机构南京苏高专利商标事务所(普通合伙)32204代理人李淑静(51)Int.Cl.G01S7/02(2006.01)G06F17/11(2006.01)G06F17/14(2006.01)权利要求书3页说明书7页附图3页(54)发明名称一种基于FFT的线性调频连续波雷达检测前参数估计方法(57)摘要本发明提出了一种基于FFT的线性调频连续波雷达检测前参数估计方法，所述方法包括如下步骤：对快时间域和慢时间域进行格点划分，建立接收信号的观测模型，基于该模型对所有格点进行距离和多普勒参数估计；基于加权矩阵去除格点间的耦合，将所有格点对应目标参数的联合估计问题转化为各格点目标单独估计；建立参数估计问题的代价函数，基于一阶泰勒近似，得到参数估计的解析解；基于FFT计算参数估计解析解中的一阶导和二阶导，在此基础上得到参数估计结果。本发明方法能够在目标检测前对目标参数进行快速估计，使得基于已知参数下的“精准匹配”信号处理成为可能。CN113759316ACN113759316A权利要求书1/3页1.一种基于FFT的线性调频连续波雷达检测前参数估计方法，其特征在于，包括以下步骤：1)在快时间域和慢时间域划分格点，基于网格点建立接收信号的观测模型，并基于该模型建立对所有格点对应目标参数的联合估计问题；2)基于加权矩阵去除格点间的耦合，将所有格点对应目标参数的联合估计问题转化为各格点目标参数单独估计问题；3)建立各格点目标参数单独估计问题的代价函数，基于一阶泰勒近似，通过计算代价函数的一阶导和二阶导，得到目标参数估计解析解；4)基于FFT计算参数估计解析解中的一阶导和二阶导，得到所有格点对应目标参数的估计结果。2.根据权利要求1所述的基于FFT的线性调频连续波雷达检测前参数估计方法，其特征在于，所述步骤1)具体包括：将慢时间域和快时间域格点数分别划分为Md和Mr，去斜后，接收信号的观测模型y＝Ax+ξ，各部分的数学表示如下：Ty＝[y(0)，y(1)，...，y(MdMr‑1)](1)Tξ＝[ξ(0)，ξ(1)，...，ξ(MdMr‑1)](2)Tx＝[x(0)，x(1)，...，x(MdMr‑1)](3)其中y为接收信号，A为观测矩阵，ξ为高斯白噪声，总的格点数为MdMr，x(mdMr+mr)表示第mdMr+mr个格点对应目标的复振幅，md为慢时间域的格点索引且0≤md≤Md‑1，mr为快时间域的格点索引且0≤mr≤Mr‑1，如果格点不存在目标则复振幅为0，矩阵A的维度为KN×MdMr，K为脉冲数，N为采样点数，上标T表示矩阵转置，Ad为慢时间域的观测矩阵，Ar为快时间域的观测矩阵；对目标参数的估计是指对所有格点对应目标的距离和多普勒参数进行估计。3.根据权利要求2所述的基于FFT的线性调频连续波雷达检测前参数估计方法，其特征在于，所述步骤2)包括：对接收信号的观测模型进行加窗处理：其中为真实的观测矩阵，和分别为格点对应目标真实的距离和多普勒频移，为窗函数，wd和wr分别表示慢时间域和快时间域的数据窗；和x的最小二乘估计如下：其代价函数表示为：2CN113759316A权利要求书2/3页其中g(θ)表示代价函数，B＝A(θ)HWWA(θ)，近似为单位阵，上标H表示共轭转置，TI＝MdMr，0≤i≤I‑1，ηi＝[ri，fi]；令则ui(ηi)只与第i个格点对应目标有关，与其它目标不耦合，使得能够分别对每个格点对应目标参数进行单独估计。4.根据权利要求3所述的基于FFT的线性调频连续波雷达检测前参数估计方法，其特征在于，所述步骤3)包括：令r和f分别代表距离和多普勒频移变量，用u(θ)表示格点目标参数单独估计问题的代价函数，对u(θ)的导数在处进行一阶泰勒展开：其中，为格点对应的距离和多普勒频移，表示为表示为和均为对角矩阵；因为在处u例取得其最小值，即参数估计的解析解表示为：上式基于一阶导和二阶导的闭式表达式为：其中“./”表示两个向量的对应元素相除，5.根据权利要求4所述的基于FFT的线性调频连续波雷达检测前参数估计方法，其特征在于，所述步骤4)基于FFT计算参数估计解析解中的一阶导和二阶导，包括：对于有：其中Re(·)表示取复数的实部，wd，k和wr，n分别为wd和wr的第k和第n个元素，m和c分别表示格点在慢时间域和快时间域的索引，m＝0，1，...，Md‑1，c＝0，1，...，Mr‑1，将式