提出一種海面艦船目標(biāo)微多普勒周期快速估計(jì)方法。受海情影響,艦船目標(biāo)處于微動(dòng)狀態(tài)中,導(dǎo)致雷達(dá)回波產(chǎn)生微多普勒調(diào)制。艦船微多普勒參數(shù)與艦船結(jié)構(gòu)、目標(biāo)動(dòng)力等密切相關(guān),是艦船目標(biāo)識(shí)別的重要依據(jù)。在建立海面艦船目標(biāo)雷達(dá)回波模型的基礎(chǔ)上,分析了回波的調(diào)制特性,并提出一種微多普勒周期快速估計(jì)方法。該方法首先基于最小熵方法實(shí)現(xiàn)艦船目標(biāo)主體平動(dòng)的補(bǔ)償,然后根據(jù)微多普勒區(qū)域與噪聲區(qū)域的熵差異實(shí)現(xiàn)目標(biāo)多普勒區(qū)間定位,最后計(jì)算截取區(qū)域的時(shí)頻相關(guān)系數(shù)實(shí)現(xiàn)微多普勒周期的估計(jì)。其中微多普勒區(qū)間的定位降低了時(shí)頻相關(guān)系數(shù)的計(jì)算量,使該方法的運(yùn)算效率相比原有算法有較大的提升。在典型場景和雷達(dá)參數(shù)下,該方法計(jì)算效率獲得2.5倍的提升。 

【文章來源】：電子測量與儀器學(xué)報(bào). 2020,34(06)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

艦船目標(biāo)雷達(dá)觀測幾何

微動(dòng)周期估計(jì)流程如圖2所示,具體步驟如下:1)最小熵平動(dòng)補(bǔ)償; 2)計(jì)算時(shí)頻分析;3)微多普勒區(qū)間定位;4)時(shí)頻區(qū)域截取與降采樣;5)計(jì)算時(shí)頻相關(guān)系數(shù);6)進(jìn)行峰值檢測,峰值位置為微動(dòng)周期估計(jì)。3 實(shí)驗(yàn)與分析

雷達(dá)發(fā)射單頻信號(hào),中心頻率為10 GHz,雷達(dá)回波的采樣頻率為500 Hz。艦船橫滾幅度為18.6°,周期為10 s,偏航幅度為1.8°,周期為14.2 s,俯仰幅度為1.65°,周期為6.7 s;橫向運(yùn)動(dòng)速度為2.5 m/s,縱向運(yùn)動(dòng)速度為3.0 m/s。回波信噪比為SNR=5 dB。機(jī)載雷達(dá)平臺(tái)在6 km飛行高度以200 m/s的速度水平飛行。艦船回波的處理結(jié)果如圖4所示。圖4(a)為艦船回波的原始時(shí)頻分布,本文使用的時(shí)頻分布為短時(shí)傅里葉變換。由于艦船平動(dòng)的存在,且其引起的多普勒超出雷達(dá)脈沖重復(fù)頻率,原始時(shí)頻分布出現(xiàn)多普勒模糊現(xiàn)象,從中無法觀測到艦船微動(dòng)。圖4(b)為使用機(jī)載雷達(dá)飛行速度進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償后的時(shí)頻分布,由于補(bǔ)償與目標(biāo)實(shí)際平動(dòng)不一致,此時(shí)仍有殘余平動(dòng),說明直接基于飛行速度進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償無法徹底去除目標(biāo)平動(dòng)影響。圖4(c)給出最小熵平動(dòng)補(bǔ)償后的時(shí)頻分布,回波的平動(dòng)被成功補(bǔ)償,時(shí)頻分布不存在趨勢項(xiàng),從時(shí)頻圖中可明顯觀察到艦船微動(dòng)導(dǎo)致的微多普勒。圖4(d)為各頻率單元的熵值和微多普勒區(qū)間定位結(jié)果(紅色方框部分),微多普勒區(qū)間的熵明顯低于噪聲區(qū)域的熵。 圖4(e)為截取的時(shí)頻分布,艦船目標(biāo)的微多普勒被有效截取。圖4(f)為基于截取和降采樣的時(shí)頻分布計(jì)算的時(shí)頻相關(guān)系數(shù),其中降采樣倍數(shù)為10,時(shí)頻相關(guān)系數(shù)在-9.98、0、9.98 s出現(xiàn)峰值,據(jù)峰值間隔計(jì)算出艦船微多普勒周期估計(jì)為9.98 s,接近艦船的橫滾周期10 s。分析可知,艦船目標(biāo)的橫滾較其他方向的運(yùn)動(dòng)分量更為劇烈,艦船微動(dòng)由橫滾主導(dǎo),因此微動(dòng)(微多普勒)周期近似為橫滾周期。本文提出的估計(jì)方法可有效估計(jì)出艦船的微多普勒周期。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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博士論文
[1]雷達(dá)目標(biāo)微動(dòng)特征提取與估計(jì)技術(shù)研究[D]. 李康樂.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2010



本文編號(hào)：3606184