基于雷达高分辨距离像的旋转微多普勒频率估计方法.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CN105676204A(43)申请公布日2016.06.15(21)申请号201610046694.1(22)申请日2016.01.25(71)申请人中国人民解放军国防科学技术大学地址410073湖南省长沙市开福区德雅路109号(72)发明人潘小义王伟冯德军傅其祥顾赵宇刘永才徐乐涛肖顺平张文明(74)专利代理机构北京慧泉知识产权代理有限公司11232代理人王顺荣唐爱华(51)Int.Cl.G01S7/41(2006.01)G01S13/50(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图2页(54)发明名称基于雷达高分辨距离像的旋转微多普勒频率估计方法(57)摘要本发明一种基于雷达高分辨距离像的旋转微多普勒频率估计方法，本发明包括下述步骤：第一步，获取雷达目标高分辨距离像，将各次回波对应的高分辨距离像按行排列构建成二维矩阵；第二步，按行计算高分辨距离像矩阵对应的循环相关系数矩阵；第三步，计算平均循环相关系数；第四步，搜索平均循环相关系数的峰值并求平均值，对平均值取倒数可估计出旋转微多普勒频率。本发明提出的方法不仅能够精确估计旋转微动多普勒频率，而且对目标高分辨距离像不连续等不理想情况具有鲁棒性，且估计结果计算耗时较少。CN105676204ACN105676204A权利要求书1/2页1.基于雷达高分辨距离像的旋转微多普勒频率估计方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：目标高分辨距离像矩阵获取利用频率步进信号合成宽带雷达发射信号s(m,n)，m∈[0,M-1]是第m个频率步进信号，M是总的信号个数，n∈[0,N-1]是单个频率步进信号中第n个子脉冲，N是总的子脉冲数；步骤二：计算循环相关系数矩阵从目标高分辨距离像矩阵HA(m,n)中的第一行开始，按行计算所选取的行与矩阵HA(m,n)中所有行的循环相关系数，然后取各自最大值，存成一行；依次进行上述计算，得到矩阵HA(m,n)对应的循环相关系数矩阵MC，矩阵大小为M×M；步骤三：计算平均循环相关系数从MC中第一个对角线开始，依次取出相应对角线全部元素并计算均值，得到包含M个元素的平均循环相关系数C(p)，p∈[0,M-1]是MC中对角线序号；步骤四：估计旋转微多普勒频率对C(p)的峰值位置进行搜索，然后对所有搜索到的峰值位置取平均值，最后取倒数得到旋转微多普勒频率。2.根据权利要求1所述的基于雷达高分辨距离像的旋转微多普勒频率估计方法，其特征在于：所述目标为直升机旋翼类型的目标。3.根据权利要求1或2所述的基于雷达高分辨距离像的旋转微多普勒频率估计方法，其特征在于：在步骤一中，依次对第m次旋转微动目标回波sA(m,n)进行针对n的傅里叶变换，得到目标高分辨距离像矩阵HA(m,n)；HA(m,n)＝FFTn{sA(m,n)}(公式一)其中，FFTn{·}表示是针对n进行傅里叶变换计算。4.根据权利要求1或2所述的基于雷达高分辨距离像的旋转微多普勒频率估计方法，其特征在于：在步骤二中，从HA(m,n)的m行中任意取出两行i和j，记为HA(i,n)和HA(j,n)，计算两者的循环相关系数为：(公式二)其中，|·|表示取模运算，q∈[0,N-1]是时间变量，modN(n+q)表示n+q对N取模后的余数，HA(j,modN(n+q))表示HA(j,n)中第modN(n+q)个元素；公式二同时也表明，循环相关系数计算实际上等效于循环卷积运算；取循环相关系数最大值并进行归一化(公式三)其中，maxq(C(q；i,j))表示按q取C(q；i,j)中所有元素的最大值；根据公式二和公式三顺序，依次取出HA(m,n)中任意两行并计算循环相关系数，得到循环相关系数矩阵为2CN105676204A权利要求书2/2页(公式四)其中，C(0,0)表示i＝0，j＝0时对应的循环相关系数最大值，C(0,1)表示i＝0，j＝1时对应的循环相关系数最大值，依次类推，C(M-1,M-1)表示i＝M-1，j＝M-1时对应的循环相关系数最大值。5.根据权利要求1或2所述的基于雷达高分辨距离像的旋转微多普勒频率估计方法，其特征在于：在步骤三中，依次取循环相关系数矩阵MC中第p个对角线上的所有元素diag(MC,p)＝{MC(i,j),i＝j+p},p∈[0,M-1](公式五)然后求均值得到平均循环相关系数为C(p)＝mean(diag(MC,p))(公式六)其中，mean表示求均值函数。6.根据权利要求1或2所述的基于雷达高分辨距离像的旋转微多普勒频率估计方法，其特征在于：在步骤四中，对L个搜索到的峰值位置{n1,n2,……nL}取平均值后取倒数，得到旋转微多普勒频率估计值l∈[1,L]表示第l个峰值，TR是雷达脉冲重复周期。3CN105676204A说