专利名称：基于正交匹配追踪的机动目标径向加速度和速度估计方法
技术领域：
本发明隶属于雷达信号处理领域，适用于高/中脉冲重复频率雷达(如机载脉冲多普勒雷达等)对高机动目标的径向加速度和速度的估计。
背景技术：
当前，飞机、导弹等空中目标向着高速度、大机动的方向发展，而目标的这种运动特点给雷达的跟踪造成了很大困难，如果能快速确定目标的径向加速度和速度则会有效改善对目标的实时跟踪精度和可靠性；同时，快速准确的确定目标加速度也有助于目标的分类和识别，因此对大机动目标径向加速度和速度快速准确的估计对提高雷达的跟踪性能、 快速准确地识别目标、增加武器系统的反应时间、增强武器系统对目标的打击能力具有重要意义。目前常用的加速度和速度估计方法为基于分数阶Fourier变换(FRFT)的加速度和速度估计方法，这种方法主要由以下5个步骤实现(I)对回波信号进行旋转角度为α的FRFT变换，得到(a，u)的二维平面图；(2)采用大的搜索步长Λ α进行直接峰值搜索，得到峰值位置(5max ,Gmax )的粗略估计；(3)而后在@max ,^max )附近进行小步长的搜索，得到精确的分数傅立叶变换峰值位置；(4)计算径向加速度和速度参数。这种方法具有以下缺陷(I)由于FRFT是将信号分解为在各个正交chirp函数上投影分量的加权和，参数估计精度受信号观测时间的影响，在观测时间较少的情况下，精度较低，因此实时性不高；(2)由于FRFT变换是在那奎斯特采样定理条件下对信号采样，所需采样频率过高，因此在欠采样条件下会发生信号参数估计失真的情况。
发明内容
本发明的目的是提出一种基于正交匹配追踪的加速度和速度估计方法，解决现有的基于FRFT的加速度和速度估计方法的估计精度不够高、采样频率过大和所需信号时长过大的问题。本发明提出的基于正交匹配追踪的加速度和速度估计方法的技术方案包括以下步骤步骤I :将雷达接收机接收到的线性调频信号s (t)通过采样器以采样间隔!；进行采样，变为离散信号s (nTs)，其中η表示采样点序号；将s(nTs)送入雷达信号处理计算机；在雷达信号处理计算机中执行以下步骤步骤2 :初始化(设置分解参数)T设为雷达的脉冲宽度；
λ为雷达波长；fs为采样频率；fu设为LFM信号的初始频率；kv设为LFM信号的调频率；G((UXV) XN))设为过完备原子库，UXV为原子库中原子的个数，N = T/fs ；λ 2设为判断OMP分解是否完成的相干比阈值；步骤3:形成过完备原子库(I)根据LFM信号回波s⑴的特点，建立原子gr = exp[j2 π (fun+kvn2/2N) ]，η = 1,2, ...，N;(2)设定搜索精度和范围，假设搜索范围fu的取值为fu e [O, U] Δ fu, u = 1， 2，…，U，U为起始频率的搜索个数，Afu为多普勒单元，搜索范围Akv的取值为kve [O, V] Akv, Akv为调频率单元，V = 1,2,…，V，V为调频率的搜索个数，构造的过完备原子库 G为(UXV) XN的矩阵
权利要求
I.一种基于正交匹配追踪的加速度和速度估计方法，是指在不损失参数估计精度的条件下，用远小于传统采样定理规定的采样速率对信号进行采样，并采用正交匹配追踪(OMP) 思想对回波信号的特征参数进行提取，从而实现高机动目标径向加速度和速度的估计，其特征在于包括以下步骤步骤I :将雷达接收机接收到的线性调频信号s (t)通过采样器以采样间隔Ts进行采样，变为离散信号s (nTs)，其中n表示采样点序号；将s(nTs)送入雷达信号处理计算机； 在雷达信号处理计算机中执行以下步骤步骤2 :初始化 T设为雷达的脉冲宽度；入为雷达波长； fs为采样频率； fu设为LFM信号的初始频率； kv设为LFM信号的调频率；G((UXV) XN))设为过完备原子库，UXV为原子库中原子的个数，N = T/fs ；入2 (RiS)设为判断OMP分解是否完成的相干比阈值；步骤3:形成过完备原子库(1)根据LFM 信号回波 s(t)的特点，建立原子 gr = exp[j2 n (fun+kvn2/2N) ], n = I,2，…，No(2)设定搜索精度和范围，假设搜索范围fu的取值为fuG
A fu, u = 1,2,…， U，U为起始频率的搜索个数，A fu为多普勒单元，搜索范围A kv的取值为kv G
A kv， 八匕为调频率单元，v = 1，2，…，V，V为调频率的搜索个数。构造的过完备原子库G为 (U*V) XN的矩阵
全文摘要
本发明公开了一种基于正交匹配追踪的机动目标径向加速度和速度估计方法，属于雷达信号处理领域。本发明的方法可快速准确地确定高速度、大机动目标的径向加速度和速度，有效提高雷达对其的跟踪性能及识别能力、增加武器系统的反应时间、增强对目标的打击能力。本发明的方法包括以下步骤(一)对雷达接收信号进行采样，建立过完备原子库；(二)对该信号进行正交匹配追踪分解；(三)搜索稀疏解能量图峰值，根据峰值坐标确定信号的径向加速度和速度。本发明实时性高、对径向加速度和速度估计精确、工程实现容易，具有较强的工程应用价值和推广前景。可用于改善对高机动目标实时精确跟踪处理，雷达目标类型识别等领域。
文档编号G01S7/41GK102590798SQ201210059020
公开日2012年7月18日 申请日期2012年2月28日 优先权日2012年2月28日
发明者张磊, 王国宏, 谭顺成, 贾舒宜 申请人:中国人民解放军海军航空工程学院