基于微多普勒频率的进动锥体目标的几何参数估计方法.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CN110568432A(43)申请公布日2019.12.13(21)申请号201910495137.1(22)申请日2019.06.10(71)申请人南京理工大学地址210094江苏省南京市孝陵卫200号(72)发明人陈如山杜喜庆丁大志樊振宏何姿李猛猛(74)专利代理机构南京理工大学专利中心32203代理人王玮(51)Int.Cl.G01S13/50(2006.01)G01S7/41(2006.01)G01B15/00(2006.01)权利要求书3页说明书5页附图4页(54)发明名称基于微多普勒频率的进动锥体目标的几何参数估计方法(57)摘要本发明公开了一种基于微多普勒频率的进动锥体目标的几何参数估计方法。对圆锥弹头目标进行建模，计算目标在全姿态角下的回波数据；对得到的全姿态角下的回波数据采用插值拟合的方法构造出进动锥体目标的回波电场数值；对回波电场数值进行短时傅里叶变换，得到进动锥体目标的时频分布结果；分别提取进动锥体目标中的时频分布结果中的锥顶时频脊线和锥底时频脊线；通过进动锥体目标的锥顶和锥底微多普勒频率表达式，推导出待估计参数质心到锥顶距离L、质心到锥底中心的距离h、锥底半径r和进动角θ的关系；通过数值关系匹配的方法估计进动角θ、质心到锥顶距离L、质心到锥底中心的距离h和锥底半径r；通过所估计出的目标参数，仿真得到包含此参数范围内的一系列时频图，通过时频图比对的方法缩小参数估计的误差。CN110568432ACN110568432A权利要求书1/3页1.一种基于微多普勒频率的进动锥体目标的几何参数估计方法，其特征在于步骤如下：步骤一：对圆锥弹头目标进行建模，计算目标在全姿态角下的回波数据；步骤二：对步骤一中得到的全姿态角下的回波数据采用插值拟合的方法构造出进动锥体目标的回波电场数值；步骤三：对步骤二中的回波电场数值进行短时傅里叶变换，得到进动锥体目标的时频分布结果；步骤四：分别提取进动锥体目标中的时频分布结果中的锥顶时频脊线和锥底时频脊线；步骤五：通过进动锥体目标的锥顶和锥底微多普勒频率表达式，推导出待估计参数质心到锥顶距离L、质心到锥底中心的距离h、锥底半径r和进动角θ的关系；步骤六：通过数值关系匹配的方法估计进动角θ、质心到锥顶距离L、质心到锥底中心的距离h和锥底半径r；步骤七：通过所估计出的目标参数，仿真得到包含此参数范围内的一系列时频图，通过时频图比对的方法缩小参数估计的误差。2.根据权利要求1所述的基于微多普勒频率的进动目标参数估计的方法，其特征在于：步骤一所述建立锥体目标模型，采用平面波对目标进行照射，俯仰角为90°，方位角扫描为0°～180°，计算得到目标全姿态静态回波电场的实部和虚部。3.根据权利要求1所述的基于微多普勒频率的进动目标参数估计的方法，其特征在于，步骤二所述，步骤二中所述根据目标与雷达视线之间的几何关系，得到目标的姿态角计算式为：cosβ＝cosθcosγ+sinθsinγsinωt(1)β为目标姿态角，γ为雷达视线角，ω为目标锥旋角速度，t为观察时间；解得姿态角β随时间的变化规律为：β＝cos-1[cosθcosγ+sinθsinγsin(ωt)](2)将全姿态静态的回波电场数值，按其姿态角变化序列排列出来，即得到目标在进动状态下的回波电场数值。4.根据权利要求1所述的基于微多普勒频率的进动目标参数估计的方法，其特征在于：步骤四中采用曲线追踪的方法提取进动锥体目标的时频分析结果中的锥顶时频曲线和锥底时频曲线。5.根据权利要求1所述的基于微多普勒频率的进动目标参数估计的方法，其特征在于，步骤五中所述通过进动锥体目标的锥顶和锥底微多普勒频率表达式，推导出待估计参数质心到锥顶距离L、质心到锥底中心的距离h、锥底半径r和进动角θ的关系，公式推导过程如下：1)锥顶散射源微多普勒频移：2)锥底散射源微多普勒频移：2CN110568432A权利要求书2/3页其中，a＝cosθcosγ，b＝sinθsinγ，为初始相位角，λ为雷达波波长；由锥顶散射源微多普勒频移公式:得由锥底散射源微多普勒频移公式：式中有θ、r、h三个所要估计的参量；在锥底时频脊线上取两点坐标(t1,fm2(t1))，(t2,fm2(t2))分别带入上式构造一个二元一次方程组：其中：(a＝cosθcosγ,b＝sinθsinγ)令求解方程组得：以上公式推导出了进动角θ分别和质心到锥顶距离L、质心到锥底中心h以及锥底半径的关系。6.根据权利要求1所述的基于微多普勒频率的进动目标参数估计的方法，其特征在于：步骤六中所述通过数值关系匹配的方法估计进动角及其他相应的参数，假设目标为一质量均匀的锥体，其质心的高度在锥体高度的1/4处，则存在数量关系L＝3·h，作出Lθ关系