一种变步长的微动目标参数高精度提取方法

发布时间：2021-07-09 00:54

　　针对窄带雷达旋翼微动特征参数提取问题,研究了一种变步长的微动目标参数高精度提取方法。首先提取出脉压后旋翼目标所在距离单元内的回波,通过时频分析和骨架提取,对旋翼最大瞬时微多普勒频率进行估计;然后利用最大瞬时微多普勒频率等先验信息,对转速搜索矩阵进行降维处理,将微动目标尺寸参数和转速参数的二维联合估计转化为独立估计,并采用变步长搜索过程实现参数的精确估计;最后,通过能量积累的方法估计出旋翼转速,再进一步提取出目标的尺寸信息。仿真结果验证了所提方法的可行性和有效性。 

【文章来源】：雷达科学与技术. 2019,17(05)北大核心

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

图１旋翼目标模型旋翼叶片上散射点的回波信号经脉冲压缩后可表示为

据测不准原理，在所有可能的窗函数中，高斯窗函数能得到最好的时频效果。对式（２）进行Ｇａｂｏｒ变换可以得到微动目标信号的时频图，其表达式［９］为ＳＴＦＴ（ｔｍ，ω）＝∫ｓＩＦ（ｔ＾，ｔｍ）１π１４槡σ·ｅｘｐ－（ｔｍ－ｔ′）２２σ２（）ｅｘｐ（－ｊωｔｍ）ｄｔ′（６）由式（５）可以看出，在时频图上，旋翼目标的微多普勒曲线是一个三参数的正弦曲线，信号的能量集中在曲线上。图２给出了一个三旋翼目标，且每个旋翼上仅有叶尖处有散射点时的时频特征曲线示意图。由于时频分析受到其分辨率的影响，直接提取参数的误差较大，为了减少后续处理的运算量以及提高参数提取的准确度，从图像域的角度出发，对时频图图像进行阈值处理、平滑处理和二值化处理，而后提取出微动目标正弦曲线的骨架，此时的图像矩阵中只包含“０”和“１”两个值，其中“１”出现的位置即为特征曲线的骨架。这样的骨架同样表征了信号的频率随时间的变化规律，提取骨图２时频特征曲线示意图架的表达式为Ｒｉｄｇｅ（ｔｍ）＝２ωｒｉｊλｓｉｎ（ωｔｍ＋θｉｊ）（７）由式（７）可知，此时可以通过时频图骨架准确地找出曲线的极值位置，从而提取出微动目标的最大瞬时微动频率：ｆ＾ｍ－Ｄｍａｘ＝２ωｌλ（８）从式（８）可以看出，对于旋翼目标的转速和尺寸参数估计，可以先估计其中一个参数，然后利用严格的数学关系估计出另外一个参数。下面本文提出一种

度，则需要将搜索步进设置为０．０１Δ，此时需要的运算量为Ｏ′＝（ω２－ω１）Ｎｒ０．０１Δ（１８）相对于遍历式的搜索方法，变步长的搜索方法的运算量减少了ΔＯ＝Ｏ′－Ｏ＝９９（ω２－ω１）Δ－２０（）Ｎｒ（１９）在估计出旋翼目标转速后，通过式（８）、式（１６）可以估计出目标的尺寸：ｌ＾＝λｆ＾ｍ－Ｄｍａｘ２ω＾（２０）本文提出的基于Ｇａｂｏｒ变换的变步长微动目标参数高精度提取方法的处理流程如图３所示。图３微动目标参数快速提取方法流程９０５２０１９年第５期夏赛强：一种变步长的微动目标参数高精度提取方法?????????????????????????????????????????????????


本文编号：3272678