提出一種海面艦船目標(biāo)微多普勒周期快速估計方法。受海情影響,艦船目標(biāo)處于微動狀態(tài)中,導(dǎo)致雷達回波產(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)動力等密切相關(guān),是艦船目標(biāo)識別的重要依據(jù)。在建立海面艦船目標(biāo)雷達回波模型的基礎(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方法。該方法首先基于最小熵方法實現(xiàn)艦船目標(biāo)主體平動的補償,然后根據(jù)微多普勒區(qū)域與噪聲區(qū)域的熵差異實現(xiàn)目標(biāo)多普勒區(qū)間定位,最后計算截取區(qū)域的時頻相關(guān)系數(shù)實現(xiàn)微多普勒周期的估計。其中微多普勒區(qū)間的定位降低了時頻相關(guān)系數(shù)的計算量,使該方法的運算效率相比原有算法有較大的提升。在典型場景和雷達參數(shù)下,該方法計算效率獲得2.5倍的提升。 

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

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

艦船目標(biāo)雷達觀測幾何

微動周期估計流程如圖2所示,具體步驟如下:1)最小熵平動補償; 2)計算時頻分析;3)微多普勒區(qū)間定位;4)時頻區(qū)域截取與降采樣;5)計算時頻相關(guān)系數(shù);6)進行峰值檢測,峰值位置為微動周期估計。3 實驗與分析

雷達發(fā)射單頻信號,中心頻率為10 GHz,雷達回波的采樣頻率為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;橫向運動速度為2.5 m/s,縱向運動速度為3.0 m/s。回波信噪比為SNR=5 dB。機載雷達平臺在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頻分布,本文使用的時頻分布為短時傅里葉變換。由于艦船平動的存在,且其引起的多普勒超出雷達脈沖重復(fù)頻率,原始時頻分布出現(xiàn)多普勒模糊現(xiàn)象,從中無法觀測到艦船微動。圖4(b)為使用機載雷達飛行速度進行運動補償后的時頻分布,由于補償與目標(biāo)實際平動不一致,此時仍有殘余平動,說明直接基于飛行速度進行運動補償無法徹底去除目標(biāo)平動影響。圖4(c)給出最小熵平動補償后的時頻分布,回波的平動被成功補償,時頻分布不存在趨勢項,從時頻圖中可明顯觀察到艦船微動導(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頻分布計算的時頻相關(guān)系數(shù),其中降采樣倍數(shù)為10,時頻相關(guān)系數(shù)在-9.98、0、9.98 s出現(xiàn)峰值,據(jù)峰值間隔計算出艦船微多普勒周期估計為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動分量更為劇烈,艦船微動由橫滾主導(dǎo),因此微動(微多普勒)周期近似為橫滾周期。本文提出的估計方法可有效估計出艦船的微多普勒周期。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]一種變步長的微動目標(biāo)參數(shù)高精度提取方法[J]. 夏賽強,向龍,朱名爍,陳文峰,楊軍.  雷達科學(xué)與技術(shù). 2019(05)
[2]基于多重集典型相關(guān)的深度特征融合及SAR目標(biāo)識別方法[J]. 陳惠紅,劉世明.  電子測量與儀器學(xué)報. 2019(09)
[3]SAR微動目標(biāo)檢測及其參數(shù)估計方法[J]. 李昌利,胡麗娜.  雷達科學(xué)與技術(shù). 2019(04)
[4]基于HRRP序列的鈍頭倒角錐目標(biāo)微動特性分析及參數(shù)估計[J]. 蘇楠,戴奉周,劉宏偉.  電子與信息學(xué)報. 2019(07)
[5]微波葉尖間隙傳感器信號校準(zhǔn)研究[J]. 楊季三,徐貴力,董文德,程月華.  儀器儀表學(xué)報. 2018(10)
[6]低重頻寬帶雷達中小幅微動目標(biāo)的周期估計[J]. 王超,葉春茂,文樹梁.  系統(tǒng)工程與電子技術(shù). 2018(09)
[7]基于奇異值分解的風(fēng)電場雜波微動特征提取[J]. 何煒琨,郭雙雙,王曉亮,吳仁彪.  電子測量與儀器學(xué)報. 2017(04)
[8]一種大加速度機動目標(biāo)微動參數(shù)估計方法[J]. 李彥兵,張曦文,李飛,陳大慶,高紅衛(wèi).  電子與信息學(xué)報. 2017(01)
[9]海面剛體目標(biāo)微動特征建模及特性分析[J]. 陳小龍,董云龍,李秀友,關(guān)鍵.  雷達學(xué)報. 2015(06)
[10]海面運動艦船微動特征分析與參數(shù)估計方法[J]. 楊秋,張群,吳勇,羅迎,王敏.  西安電子科技大學(xué)學(xué)報. 2015(05)

博士論文
[1]雷達目標(biāo)微動特征提取與估計技術(shù)研究[D]. 李康樂.國防科學(xué)技術(shù)大學(xué) 2010



本文編號：3606184