一種基于雙頻rcs信息融合的飛行目標高度估計方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及雷達技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于雙頻RCS信息融合的飛行目標高度 估計方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 高頻地波雷達因其獨特的點波傳播衰減特性，可以超視距探測到地平線以外的艦 船和飛機目標。
[0003] 高頻地波雷達因波長較長，天線陣地較大，難以在俯仰方向上構(gòu)建垂直陣列，不能 在俯仰方向上獲得目標角度信息，因而不能區(qū)別兩個處于同一距離但不同高度上的飛行目 標。在工程應(yīng)用中，還沒有實現(xiàn)高頻地波雷達飛行目標的高度估計。
[0004] 現(xiàn)有目標飛行高度估計技術(shù)中，信號回波強度是目標高度和RCS的函數(shù)，存在多 解的問題?，F(xiàn)有高度估計技術(shù)只適用于低空飛行目標，不適用于高空飛行目標的高度估計。 另外，現(xiàn)有技術(shù)都是在假定目標的高低空屬性是已知的情況下進行高度估計的，但是真實 情況下，目標的高低空屬性信息卻是未知的，因此得到的高度估計結(jié)果的準確性較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的為提供一種基于雙頻RCS信息融合的 飛行目標高度估計方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中高度估計模型中多解以及估計結(jié)果準確性較差 的技術(shù)問題。
[0006] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種基于雙頻RCS信息融合的飛行目標高度估計方 法，包括：
[0007] 在高頻地波雷達雙頻工作模式下，對兩個工作頻率下低空飛行目標RCS信息進行 組合和轉(zhuǎn)換，并對雙頻信號回波信息進行融合；
[0008] 利用雙頻模式下的兩個信號回波強度構(gòu)造目標飛行高度和RCS信息完全可觀測 融合估計模型；
[0009] 通過狀態(tài)濾波方法對目標飛行高度和RCS信息進行精確估計。
[0010] 進一步的，假定高頻地波雷達雙頻工作頻率為匕和f2，那么在兩個頻率下的RCS比 值定義為
[0012] 其中，θ = Γ ~180°。
[0013] 進一步的，當?shù)玫侥骋活l率下的目標RCS估計值，通過緩慢變化的RCS比值信息可 以得到另一頻率下目標的RCS信息。即假設(shè)得到估計值& 0丨，那么& 例可以近似為
[0014]
[0015] 對于不同的飛機目標，可以通過數(shù)值建模得到隨姿態(tài)角度變化的RCS比值信息 庫，RCS比值信息為兩個不同頻率下的RCS信息轉(zhuǎn)換提供個了可能。
[0016] 進一步的，所述高度和RCS融合估計模型的目標狀態(tài)向量為
[0018] 其中，h(k)，vh(k)分別為k時刻目標飛行高度和高度方向上的變化速度， 〇 t(k)，保為k時刻目標相對于T/R站的RCS和RCS變化速度。
[0019] 進一步的，在高頻波段，目標RCS相對于姿態(tài)角是一個慢變化信息，定義狀態(tài)方程 為
[0020] X(k) = FX(k-l)+v(k-l)
[0021] 其中，v(k-l)為零均值高斯白噪聲，過程協(xié)方差為Q。狀態(tài)轉(zhuǎn)移矩陣表示為
[0023] 進一步的，以地波雷達兩個頻率下的信號回波強度為量測值，定義量測方程為
[0025] 其中，，是工作頻率為下的信號回波強度，&是工作頻率為&下的信號回波強 度，具體形式分別為
[0028] w(k)為均值為零，方差為R(k)的高斯白噪聲。〇 (f\)與〇 (f2)的轉(zhuǎn)換關(guān)系如下
[0029] 〇 (f2, θ) = ο^?,,?,) · σ (f1； θ)；
[0030] 轉(zhuǎn)換系數(shù)〇。況，0可通過對不同飛機用矩量法建模分析得到。那么，可以表 示為
[0032] 進一步的，以'和尺做為量測值的量測向量是目標狀態(tài)X(k)的非線性函數(shù)，利用 擴展卡爾曼濾波算法對飛機目標飛行高度和RCS進行估計，其迭代形式為
[0033] 狀態(tài)預(yù)測和量測預(yù)測：
[0034]
[0036] 其中，H(k)為線性化量測矩陣
[0038] 協(xié)方差預(yù)測：
[0039] P (k/k-1) = FP (k-1 /k-1) F，+Q (k)
[0040] 量測預(yù)測協(xié)方差矩陣：
[0041] S (k) = HkP (k/k-1) H，k+R (k)
[0042] 增益：
[0043] K (k) = P (k/k-1) H，kS 1 (k)
[0044] 狀態(tài)更新方程：
[0046] 更新協(xié)方差方程：
[0047] P (k/k) = [ I-K (k) Hk] P (k/k-1) [ I +K (k) HJ ' -K (k) R (k) K (k) '
[0048] 本發(fā)明的有益效果在于，對兩個工作頻率下低空飛行目標RCS信息進行組合和轉(zhuǎn) 換，實現(xiàn)雙頻信號回波信息的融合，提高了高度估計模型的可觀測性，實現(xiàn)飛行目標高度和 RCS的精確估計。
【附圖說明】
[0049] 圖1為目標在低空區(qū)域不同高度上的傳播衰減曲線圖。
[0050] 圖2為本發(fā)明實施提供的一種雙頻RCS信息融合的飛行目標高度估計方法的步驟 流程圖。
[0051 ]圖3為本發(fā)明實施例中提供的目標RCS隨頻率變化的特性圖。
【具體實施方式】
[0052] 體現(xiàn)本發(fā)明特征與優(yōu)點的典型實施例將在以下的說明中詳細敘述。應(yīng)理解的是， 本發(fā)明能夠在不同的實施例上具有各種的變化，其皆不脫離本發(fā)明的范圍，且其中的說明 及附圖在本質(zhì)上是當作說明之用，而非用以限制本發(fā)明。
[0053] 本發(fā)明實施例一提供了一種估計飛行目標高度方法，步驟流程如圖2所示，包括 以下步驟：
[0054] 步驟S1、在高頻地波雷達雙頻工作模式下，對兩個工作頻率下低空飛行目標RCS 信息進行組合和轉(zhuǎn)換，并對雙頻信號回波信息進行融合；
[0055] 步驟S2、利用雙頻模式下的兩個信號回波強度構(gòu)造目標飛行高度和RCS信息完全 可觀測融合估計模型；
[0056] 步驟S3、通過狀態(tài)濾波方法對目標飛行高度和RCS信息進行精確估計。
[0057] 步驟Sl中假定高頻地波雷達雙頻工作頻率為匕和f 2，那么在兩個頻率下的RCS比 值定義為
[0059] 其中，Θ = 1。~180。。
[0060] 進一步的，目當?shù)玫侥骋活l率下的目標RCS估計值，通過緩慢變化的RCS比值信息 可以得到另一頻率下目標的