本發(fā)明涉及雷達(dá)信號(hào)和數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域，用于解決測(cè)距測(cè)速均模糊條件下的高動(dòng)態(tài)偏差實(shí)時(shí)估計(jì)問(wèn)題。

背景技術(shù)：

在對(duì)臨近空間高超聲速目標(biāo)預(yù)警探測(cè)的研究中，lfm信號(hào)以其大時(shí)寬帶寬積的優(yōu)勢(shì)，被當(dāng)前雷達(dá)系統(tǒng)廣泛選用。然而，在采用lfm信號(hào)對(duì)臨近空間目標(biāo)預(yù)警探測(cè)的研究中，由于距離-速度耦合的原因，雷達(dá)量測(cè)會(huì)存在一定的動(dòng)態(tài)偏差。該偏差在目標(biāo)徑向速度較小時(shí)，通?？梢圆蛔隹紤]，但是，當(dāng)目標(biāo)具有較大的徑向速度時(shí)，卻會(huì)嚴(yán)重影響雷達(dá)對(duì)目標(biāo)的檢測(cè)和跟蹤性能。為此，如何實(shí)現(xiàn)對(duì)高動(dòng)態(tài)偏差的估計(jì)是當(dāng)前急需解決的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。

在對(duì)高動(dòng)態(tài)偏差估計(jì)的研究中，現(xiàn)有文獻(xiàn)大都建立在雷達(dá)量測(cè)不模糊的假設(shè)下，而對(duì)臨近空間高超聲速目標(biāo)探測(cè)中所面臨的測(cè)距、測(cè)速模糊問(wèn)題卻并沒(méi)有充分考慮。一方面，在雷達(dá)測(cè)距模糊的條件下，不同回波的返回時(shí)刻無(wú)法有效鑒別，進(jìn)而雷達(dá)無(wú)法鎖定目標(biāo)的具體位置信息；另一方面，在雷達(dá)測(cè)速模糊的條件下，又會(huì)由于頻譜重疊現(xiàn)象而造成速度量測(cè)的混淆，進(jìn)而無(wú)法獲得目標(biāo)的有效速度信息。特別是，在目標(biāo)跨模糊區(qū)間運(yùn)動(dòng)的條件下，雷達(dá)測(cè)距+測(cè)速模糊的復(fù)合影響，將對(duì)高動(dòng)態(tài)偏差的估計(jì)和補(bǔ)償產(chǎn)生重要的影響。但是，該方面的研究在現(xiàn)有文獻(xiàn)中卻并為被見(jiàn)到。

因此，本發(fā)明提出一種測(cè)距、測(cè)速均模糊條件下的高動(dòng)態(tài)偏差在線估計(jì)方法，以重點(diǎn)解決目標(biāo)運(yùn)動(dòng)跨模糊區(qū)間時(shí)的高動(dòng)態(tài)偏差估計(jì)難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)測(cè)距、測(cè)速均模糊條件下的高動(dòng)態(tài)偏差估計(jì)難題，提出一種基于跨模糊區(qū)間判決的高動(dòng)態(tài)偏差在線估計(jì)方法。首先，利用距離差分的方法，獲得不同時(shí)刻的目標(biāo)徑向速度估計(jì)；其次，對(duì)相鄰時(shí)刻的徑向速度進(jìn)行突變判決，找出跨模糊區(qū)間的徑向速度估計(jì)，并對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)償；然后，對(duì)補(bǔ)償后的多個(gè)徑向速度估計(jì)進(jìn)行中值濾波處理，以獲得速度解模糊量測(cè)；最后，利用速度解模糊量測(cè)對(duì)高動(dòng)態(tài)的距離時(shí)延偏差進(jìn)行在線估計(jì)。該方法可有效解決測(cè)距測(cè)速均模糊條件下的高動(dòng)態(tài)偏差估計(jì)難題，且在目標(biāo)運(yùn)動(dòng)跨模糊區(qū)間時(shí)具有較好的效果。

本發(fā)明解決所述的技術(shù)問(wèn)題，采用技術(shù)方案步驟如下：

步驟1：在測(cè)距、測(cè)速均模糊的條件下，利用距離差分的方法獲得多個(gè)時(shí)刻的目標(biāo)徑向速度估計(jì)；

考慮到目標(biāo)運(yùn)動(dòng)不跨模糊區(qū)間時(shí)滿足

其中，r(k)為目標(biāo)模糊量測(cè)，r(k)為目標(biāo)不模糊量測(cè)。則利用距離差分的方法，目標(biāo)在多個(gè)時(shí)刻的徑向速度估計(jì)可表示為

其中，t是采樣間隔，m是時(shí)刻個(gè)數(shù)。

步驟2：在獲得多個(gè)時(shí)刻徑向速度估計(jì)的基礎(chǔ)上，對(duì)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)是否跨模糊區(qū)間的情況進(jìn)行判決，并在此基礎(chǔ)上對(duì)跨模糊區(qū)間的速度估計(jì)信息加以補(bǔ)償。

考慮到目標(biāo)徑向速度估計(jì)在跨與不跨模糊區(qū)間時(shí)(這里以目標(biāo)遠(yuǎn)離雷達(dá)的情況為例)分別滿足

其中，rmax為最大不模糊距離，當(dāng)目標(biāo)遠(yuǎn)離雷達(dá)運(yùn)動(dòng)時(shí)rmax的取值為正，當(dāng)目標(biāo)面向雷達(dá)運(yùn)動(dòng)時(shí)rmax的取值為負(fù)；則可構(gòu)建統(tǒng)計(jì)判決量

進(jìn)而，k時(shí)刻目標(biāo)運(yùn)動(dòng)是否跨模糊區(qū)間的問(wèn)題可用如下假設(shè)檢驗(yàn)做進(jìn)一步的分析判決：

h0：若η(i)>λ，則目標(biāo)運(yùn)動(dòng)跨模糊區(qū)間；

h1：若η(i)≤λ，則目標(biāo)運(yùn)動(dòng)不跨模糊區(qū)間。

其中，λ為速度突變判決門(mén)限，且滿足0<λ<rmax/t。

這時(shí)，當(dāng)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)不跨模糊區(qū)間時(shí)，對(duì)徑向速度估計(jì)不做處理；當(dāng)目標(biāo)運(yùn)動(dòng)跨模糊區(qū)間時(shí)，則做如下補(bǔ)償：

步驟3：在對(duì)跨模糊區(qū)間量測(cè)補(bǔ)償?shù)幕A(chǔ)上，利用中值濾波的方法對(duì)上述多個(gè)時(shí)刻的目標(biāo)徑向速度估計(jì)進(jìn)行平滑處理，以進(jìn)一步獲得目標(biāo)的解速度模糊量測(cè)。

1)利用中值濾波的方法將按從小到大的順序進(jìn)行排序，并選取排序后的中間值作為目標(biāo)徑向速度的中值估計(jì)。

2)結(jié)合上述中值估計(jì)來(lái)進(jìn)一步獲得目標(biāo)徑向速度的解模糊量測(cè)

其中，為目標(biāo)徑向速度的解模糊量測(cè)，vamb(k)為雷達(dá)測(cè)得的模糊速度，為目標(biāo)徑向速度的中值估計(jì)，vmax為雷達(dá)最大不模糊速度。

步驟4：利用上述速度解模糊量測(cè)對(duì)高動(dòng)態(tài)的距離時(shí)延偏差進(jìn)行補(bǔ)償。

在獲得速度解模糊量測(cè)的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)距離-速度的耦合分析，可獲得高動(dòng)態(tài)的距離時(shí)延偏差估計(jì)

本發(fā)明的有益效果說(shuō)明：本發(fā)明利用遞推ht-tbd技術(shù)對(duì)雷達(dá)量測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，在獲得初始積累矩陣和存儲(chǔ)陣列的基礎(chǔ)上，對(duì)積累矩陣和存儲(chǔ)陣列進(jìn)行遞推實(shí)時(shí)更新處理，不但能夠最大限度的利用前一時(shí)刻的檢測(cè)結(jié)果，提高算法運(yùn)算效率，降低計(jì)算量，還能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)目標(biāo)的實(shí)時(shí)檢測(cè)，避免目標(biāo)漏檢，具有較好的檢測(cè)效果。

步驟5：隨著時(shí)間的推移，重復(fù)進(jìn)行步驟1～4，直至所有量測(cè)處理完畢，以實(shí)現(xiàn)對(duì)高動(dòng)態(tài)偏差的實(shí)時(shí)估計(jì)處理。

本發(fā)明的有益效果說(shuō)明：(1)本發(fā)明利用距離差分和中值濾波相結(jié)合的方法，可有效實(shí)現(xiàn)測(cè)距測(cè)速均模糊條件下的高動(dòng)態(tài)偏差補(bǔ)償處理；(2)該發(fā)明不僅可對(duì)高動(dòng)態(tài)偏差進(jìn)行實(shí)時(shí)在線估計(jì)，而且不需要進(jìn)行復(fù)雜的解距離模糊處理，僅用單重頻模糊距離量測(cè)即可有效實(shí)現(xiàn)對(duì)高動(dòng)態(tài)偏差的有效估計(jì)。

附圖說(shuō)明

附圖1是本發(fā)明的方法步驟流程圖；

附圖2是本發(fā)明高動(dòng)態(tài)偏差對(duì)雷達(dá)探測(cè)的影響圖；

附圖3是本發(fā)明高動(dòng)態(tài)偏差+測(cè)量模糊對(duì)雷達(dá)探測(cè)的影響圖；

附圖4是本發(fā)明距離差分處理所得的目標(biāo)徑向速度估計(jì)結(jié)果圖；

附圖5是本發(fā)明跨模糊區(qū)間處理后的徑向速度補(bǔ)償結(jié)果圖；

附圖6是本發(fā)明中值濾波和速度解模糊的徑向速度估計(jì)結(jié)果圖；

附圖7是本發(fā)明高動(dòng)態(tài)偏差實(shí)時(shí)估計(jì)結(jié)果圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)測(cè)距測(cè)速均模糊條件下的高動(dòng)態(tài)偏差在線估計(jì)方法進(jìn)行描述。

實(shí)施條件：假定臨近空間高超聲速目標(biāo)的初始位置為[300km,300km,20km]，飛行速度為5000m/s，飛行方向?yàn)楸逼?0°。相應(yīng)地，觀測(cè)雷達(dá)的位置為[0km,0km,0km]，雷達(dá)波長(zhǎng)為λ＝0.15m，線性調(diào)頻脈沖信號(hào)寬度為τ＝600μs，線性調(diào)頻帶寬為b＝1.5mhz，雷達(dá)的距離、方位和俯仰測(cè)量誤差分別為100m、0.1°和0.1°，觀測(cè)周期為1s。參照附圖1，具體實(shí)施步驟如下所示：

(1)雷達(dá)利用lfm信號(hào)對(duì)目標(biāo)進(jìn)行探測(cè)，得到30幀量測(cè)數(shù)據(jù)，其中高動(dòng)態(tài)偏差+測(cè)量模糊對(duì)目標(biāo)量測(cè)的影響如附圖2和附圖3所示；

(2)按照步驟1，對(duì)相鄰時(shí)刻目標(biāo)的模糊距離量測(cè)進(jìn)行差分處理，以獲得多個(gè)時(shí)刻的目標(biāo)徑向速度估計(jì)，其中目標(biāo)在第14幀發(fā)生跨模糊區(qū)間運(yùn)動(dòng)，其具體如附圖4所示；

(3)按照步驟2，通過(guò)速度突變判決，找出第14幀出現(xiàn)的跨模糊區(qū)間徑向速度，并對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)償，其具體如附圖5所示；

(4)按照步驟3，對(duì)各徑向速度估計(jì)，進(jìn)行中值濾波處理，并在此基礎(chǔ)上獲得目標(biāo)的速度解模糊量測(cè)，其具體如附圖6所示；

(5)按照步驟4，利于速度解模糊量測(cè)對(duì)高動(dòng)態(tài)偏差進(jìn)行估計(jì)，其具體如附圖7所示。

通過(guò)對(duì)附圖2和附圖3的分析可知，高動(dòng)態(tài)偏差使目標(biāo)量測(cè)嚴(yán)重偏移目標(biāo)的真實(shí)軌跡，而測(cè)量模糊不僅使目標(biāo)量測(cè)的位置發(fā)生偏移，而且將完整的目標(biāo)量測(cè)拆成了兩段，進(jìn)而高動(dòng)態(tài)偏差+測(cè)量模糊的復(fù)合影響嚴(yán)重影響雷達(dá)的探測(cè)性能；通過(guò)對(duì)附圖4的分析可知，相鄰時(shí)刻的距離差分處理，會(huì)在目標(biāo)跨模糊區(qū)間運(yùn)動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生較大的徑向速度突變，這也就是說(shuō)，不能直接用距離差分處理對(duì)高動(dòng)態(tài)偏差進(jìn)行補(bǔ)償，還需進(jìn)一步處理；由附圖5可以看出，通過(guò)對(duì)速度突變的檢測(cè)和補(bǔ)償，可有效消除目標(biāo)跨模糊區(qū)間運(yùn)動(dòng)所帶來(lái)的影響；由附圖6可以看出，通過(guò)目標(biāo)量測(cè)的中值濾波和解速度模糊處理，可有效獲得相對(duì)平滑的目標(biāo)徑向速度量測(cè)；最后由附圖7可以看出，利用速度解模糊處理后的目標(biāo)徑向速度可有效實(shí)現(xiàn)對(duì)高動(dòng)態(tài)偏差的實(shí)時(shí)估計(jì)。