单脉冲雷达弱小目标联合检测及状态估计方法.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CN109471081A(43)申请公布日2019.03.15(21)申请号201811318238.3(22)申请日2018.11.07(71)申请人中国人民解放军国防科技大学地址410073湖南省长沙市开福区砚瓦池正街47号(72)发明人宋志勇范红旗朱永锋蔡飞付强(74)专利代理机构长沙正奇专利事务所有限责任公司43113代理人马强李美丽(51)Int.Cl.G01S7/41(2006.01)权利要求书3页说明书8页附图6页(54)发明名称单脉冲雷达弱小目标联合检测及状态估计方法(57)摘要本发明公开了一种单脉冲雷达弱小目标联合检测及状态估计方法，包括步骤：对雷达回波进行预处理；滤波初始化；状态预测；状态更新；重要性重采样；重采样移动；状态估计。本发明同时获得了低信噪比条件下的目标检测与状态估计，实现了目标的准确检测以及幅度、多普勒和单脉冲比的稳定估计；本发明易于实现，实用性强，效果好，在单脉冲雷达弱小目标检测处理领域具有广阔的应用前景。CN109471081ACN109471081A权利要求书1/3页1.一种单脉冲雷达弱小目标联合检测及状态估计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤A.对雷达回波进行预处理：设目标的状态向量为其中为第k帧的多普勒频率，为第k帧和通道回波幅值，γk为第k帧目标的单脉冲比；fd＝2vr/λ，其中vr为雷达与目标之间的径向速度，λ为载波波长；定义波束内目标存在变量为Ek且Ek∈{0,1}，0代表目标未出现，1代表目标出现，Ek为一个二态马尔可夫链，其状态转移矩阵其中Pb为目标新生概率，Pd为目标消亡概率；执行步骤A1～A2：步骤A1，对单脉冲雷达和通道接收回波和差通道接收回波进行加窗FFT处理，获得相参积累后的和差信号步骤A2，对相参积累后的信号取幅度作为观测数据，再从无杂波区中选择目标单元区间作为观测数据；步骤B.滤波初始化：执行步骤B1～B2：步骤B1，k＝0，生成Ns个粒子，其中Ns为滤波中使用的粒子个数；步骤B2，对按起始目标出现的概率进行0，1取值，如果按新生概率qb(x0|z0)生成如果则未定义；步骤C.状态预测：执行步骤C1～C2：步骤C1，根据k-1帧的粒子状态转移矩阵生成第k帧的粒子如果则未定义；如果则根据xk+1＝xk+vk预测其中为对应的过程噪声向量，各分量均为零均值的高斯白噪声，vk的协方差矩阵为其中分别为多普勒频率、和通道幅度、单脉冲对应起伏分量的方差；步骤C2，对于新生的粒子，根据qb(xk|zk)生成步骤D.状态更新：执行步骤D1～D4：步骤D1，将先验概率密度作为重要性密度函数，将粒子的似然比作为未归一化权重，根据下式计算和通道与差通道的条件似然2CN109471081A权利要求书2/3页其中由计算得到；步骤D2，由根据下式计算和通道与差通道的联合条件似然步骤D3，根据下式计算粒子的对应权重：步骤D4，由下式计算粒子归一化权重：步骤E.重要性重采样：执行步骤E1～E2：步骤E1，利用系统重采样算法从粒子集中获得新的粒子集步骤E2，设定新粒子为原粒子的概率且为该粒子对应的权重，重采样之后每个粒子的归一化权重为1/Ns；步骤F.重采样移动：执行步骤F1～F4：步骤F1，定义建议分布由此建议分布对每个样本生成新的样本，新样本的根据获得，其余状态量保持不变；步骤F2，新的粒子根据进行判决以接受或者舍弃，如果新粒子的幅度保留；否则只有当时保留新粒子，其中U为0到1区间平均分布的随机数；3CN109471081A权利要求书3/3页步骤F3，定义建议分布qm(γ′k|γk)，由此建议分布对每个样本生成新的样本，新样本的单脉冲比γ′k根据γk获得，其余状态量保持不变；步骤F4，新的粒子根据再进行判决以确定接受或舍弃，如果Tγ′,γ＞1，新粒子的脉冲比γ′保留，否则只有当U＜Tγ′,γ时保留新粒子；步骤G.状态估计：执行步骤G1～G2：步骤G1，根据下式估计目标的后验存在概率步骤G2，将与设定的门限Th进行比较，如果则判定检测到目标，并通过下式估计状态：4CN109471081A说明书1/8页单脉冲雷达弱小目标联合检测及状态估计方法技术领域[0001]本发明属于雷达信号处理领域，特别涉及一种单脉冲雷达弱小目标联合检测及状态估计方法。背景技术[0002]隐身飞机和巡航导弹的迅猛发展使得对低信噪比目标进行检测和跟踪的需求日益加剧。由于有限的电磁容量和天线孔径，这种需求对雷达导引头来说尤其紧迫。在雷达导引头早期搜索阶段，一般采用高重频脉冲多普勒体制，它可以为迎头目标提供仅含热噪声背景的检测。相干处理之后一般采用非相干积累和二进制积累来提升检测性能。但雷达数据率和目标的未知运动限制了相干积累间隔、非相干积累和二进制积累