一种基于FRI采样的时延多普勒参数联合估计方法.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CN111830477A(43)申请公布日2020.10.27(21)申请号202010550129.5(22)申请日2020.06.16(71)申请人哈尔滨工业大学地址150001黑龙江省哈尔滨市南岗区西大直街92号(72)发明人付宁尉志良乔立岩彭喜元(74)专利代理机构哈尔滨市阳光惠远知识产权代理有限公司23211代理人张宏威(51)Int.Cl.G01S7/41(2006.01)G01S7/539(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图3页(54)发明名称一种基于FRI采样的时延多普勒参数联合估计方法(57)摘要本发明是一种基于FRI采样的时延多普勒参数联合估计方法。本发明属于信号处理技术领域，本发明根据脉冲重复周期，确定待采样的脉冲多普勒信号；对确定的待采样的脉冲多普勒信号进行FRI采样，获取傅里叶系数；基于SCS模型，对得到的傅里叶系数进行变量代换，确定时延参数；根据变量代换后的傅里叶系数的对称性，采用相同的方法确定多普勒参数；根据时延参数和多普勒参数，确定计算时延参数方程的复数系数，并根据计算的复数系数和多普勒参数，确定幅值参数，进行幅值参数、时延参数和多普勒参数的配对，完成联合估计。本发明利用FRI采样结构，直接采样信号的傅里叶系数，突破了信号带宽的限制，大大降低了信号的采样率。CN111830477ACN111830477A权利要求书1/2页1.一种基于FRI采样的时延多普勒参数联合估计方法，其特征是：包括以下步骤：步骤1：根据脉冲重复周期，确定待采样的脉冲多普勒信号；步骤2：对确定的待采样的脉冲多普勒信号进行FRI采样，获取傅里叶系数；步骤3：基于SCS模型，对得到的傅里叶系数进行变量代换，确定时延参数；步骤4：根据变量代换后的傅里叶系数，确定多普勒参数；步骤5：根据时延参数和获取的傅里叶系数，确定时延参数方程的复数系数，并根据获得的复数系数和多普勒参数，确定脉冲幅值参数，进行幅值参数、时延参数和多普勒参数的配对，完成联合估计。2.根据权利要求1所述的一种基于FRI采样的时延多普勒参数联合估计方法，其特征是：所述步骤1具体为：所述待采样的脉冲多普勒信号由P个脉冲周期组成，根据脉冲重复周期，确定待采样的脉冲多普勒信号，通过下式表示待采样的脉冲多普勒信号x(t)：其中，τ为信号的脉冲重复周期，p＝0,1,...,P-1是第p个PRI的索引，h(t)为波形已知的脉冲基函数，al为信号第l个目标回波的幅值参数，τl为第l个目标回波的时延参数，vl为第l个目标回波多普勒参数。3.根据权利要求1所述的一种基于FRI采样的时延多普勒参数联合估计方法，其特征是：所述步骤2具体为：对确定的待采样的脉冲多普勒信号x(t)进行FRI采样，x(t)经过分流后，分别与K个复指数信号混频，经过积分器，积分器由发射脉冲触发，每τ时长积分一次，对积分结果以时间间隔τ进行采样，获取傅里叶系数，通过下式表示傅里叶系数xp[k]：其中，H(k)为函数h(t)的傅里叶系数。4.根据权利要求1所述的一种基于FRI采样的时延多普勒参数联合估计方法，其特征是：所述步骤3具体为：步骤3.1：基于SCS模型，对得到的傅里叶系数进行变量代换，通过下式表示变量代换后的傅里叶系数：其中，bl为复数系数；步骤3.2：令xp,k'＝[xp[k'],xp[k'+1],xp…,xp[k'+L]]包含L+1个连续的傅里叶系数，构造自相关矩阵R，通过下式表示自相关矩阵R：K'＝K-L其中，K'为每个PRI内采样值能组成的向量xp,k'的个数；2CN111830477A权利要求书2/2页当没有参数相同的情况，P≥L,K≥L+1的采样条件保证自相关矩阵R的秩为L，满足ESPRIT算法对输入矩阵的要求；当有时延参数或者多普勒参数相同的情况，P≥Sτ,K≥L+Sv保证自相关矩阵R秩满足ESPRIT算法的充分不必要条件，利用ESPRIT算法求解自相关矩阵R，得到时延参数5.根据权利要求1所述的一种基于FRI采样的时延多普勒参数联合估计方法，其特征是：所述步骤4中根据变量代换后的傅里叶系数，确定多普勒参数具体为：当没有参数相同的情况，P≥L+1,K≥L的采样条件保证自相关矩阵的秩为L，满足ESPRIT算法对输入矩阵的要求；当有时延或多普勒参数相同的情况，P≥L+Sτ,K≥Sv的采样条件保证自相关矩阵秩满足ESPRIT算法要求的充分不必要条件；对于没有接收脉冲参数相同的情况，P≥L+1,K≥L+1保证多普勒参数的准确重构，对于有时延参数或多普勒参数相同的情况，P≥L+Sτ,K≥L+Sv保证多普勒参数的准确重构，采用ESPRIT算法求解自相关矩阵R，得到多普勒参数6.根据权利要求1所述的一种基于FRI采样的时延多