变PRF条件下雷达目标微动特征提取的方法.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CN105891798A(43)申请公布日2016.08.24(21)申请号201610217515.6(22)申请日2016.04.08(71)申请人中国科学院电子学研究所地址100190北京市海淀区北四环西路19号(72)发明人洪文张群陈怡君罗迎张冰尘蒋成龙毕辉(74)专利代理机构中科专利商标代理有限责任公司11021代理人曹玲柱(51)Int.Cl.G01S7/41(2006.01)权利要求书3页说明书7页附图4页(54)发明名称变PRF条件下雷达目标微动特征提取的方法(57)摘要本发明提供了一种变PRF条件下雷达目标微动特征提取的方法。在该方法中，利用变PRF跟踪脉冲消除多普勒信号频域混叠现象，根据微多普勒信号结构特征构建微多普勒信号原子集以及PRF自适应调整的方法实现了微动特征提取。本发明无需再额外分配长时间高PRF的固定雷达资源进行传统的微动特征提取，能够有效提高雷达的工作效率。CN105891798ACN105891798A权利要求书1/3页1.一种变PRF条件下雷达目标微动特征OMP提取的方法，其特征在于，包括：步骤A：初始化目标跟踪数据率集{PRF1,PRF2,…,PRFi,…,PRFN}，其中，PRFn为第n个目标跟踪数据率，n＝1,2,…,N，且各个PRFn互质，并满足：PRF1<PRF2<…<PRFN，N﹥1；步骤B：基于目标跟踪数据率集中的各个目标跟踪数据率，采用变PRF发射雷达脉冲；步骤C：采集目标的基带回波信号ss(m)；步骤D：根据微多普勒信号结构特征构建原子集D，构造原子集中的原子并对其进行归一化，其中，原子位置的极坐标形式为(r′,ω,θ)；步骤E：对于目标的基带回波信号，通过OMP算法实现微动特征提取，并根据特征提取结果重构二维目标像；以及步骤F：根据分别基于目标跟踪数据率集{PRF1,PRF2,…,PRFi,…,PRFN-1}和{PRF1,PRF2,…,PRFi,…,PRFN}所得到的二维目标像FN-1和FN的互相关系数判断是否需要增加新的PRF对目标进行微动特征提取，如需要，则增加新的PRFN+1至目标跟踪数据率集，且令N＝N+1，重新执行步骤B，否则，二维目标像FN即为满足条件的二维目标像，目标微动特征提取完毕。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤C中基带回波信号ss(m)为：其中，P为散射点的个数，(rp,θp)是第p个散射点的极坐标形式；σp为第p个散射点的反射系数，fc为载频，c为光速，r′p为成像平面内的有效转动半径，ωp为旋转频率，PRIn＝1/PRFn，Mn＝(tn+1-tn)·PRFn，Mall＝M1+M2+…+MN。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤D包括：子步骤D1：通过设定(r′,ω,θ)的不同取值来构造原子集D中的原子：其中，M0＝0，PRI0＝0，[R′min,R′max],[Ωmin,Ωmax],[Θmin,Θmax]分别为r′,ω,θ的取值范围；Nr′Nω，Nθ分别表示r′,ω,θ在取值范围内所取的点数；2CN105891798A权利要求书2/3页分别为r′,ω,θ的搜索步进增量；子步骤D2：对每个原子进行归一化：则原子集表示为：子步骤D3：将D记为从而基带回波信号ss(m)表示为：ss(m)＝Dβ其中，β为基带回波信号ss(m)在原子集D上的投影系数。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤E包括：子步骤E1：初始化参数：残余量最大投影位置记录向量匹配原子记录矩阵残余信号能量阈值δ>0，迭代次数计数器h＝1，最大迭代次数H，β为Nr′NωNθ×1维全零向量；子步骤E2：计算与原子集D中所有原子的内积子步骤E3：找出最大内积对应的原子在原子集中的序号记录在位置记录向量posh中：posh＝posh-1∪{posh}；子步骤E4：将最大内积对应的原子记录在Πh中，同时将向量从原子集D中删除；子步骤E5：通过最小二乘法求解最优化问题可得子步骤E6：更新残余量，子步骤E7：h＝h+1，若h<H且转子步骤E2；若h＝H或迭代停止，转子步骤E8；子步骤E8：提取目标微动特征，根据位置记录向量posh中记录的原子序号，对微动目标的微动特征参数(r′,ω,θ)进行提取，得到微动目标像。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述子步骤E8包括：首先将位置记录向量posh中的原子序号pos(i)转化为各参数r′,ω,θ的序号：index_θ(i)＝pos(i)-(index_r′(i)-1)·NωNθ-(index_ω(i)-1)·Nθ进而提取出目标的微动特征：3CN105891798A权利要求书3/3页其中，在成像平面中，(r′,θ)是目标的极坐标形式，由