CN107843892A - 一种基于最小二乘法的高速目标多普勒测速方法 - Google Patents
一种基于最小二乘法的高速目标多普勒测速方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107843892A CN107843892A CN201711045451.7A CN201711045451A CN107843892A CN 107843892 A CN107843892 A CN 107843892A CN 201711045451 A CN201711045451 A CN 201711045451A CN 107843892 A CN107843892 A CN 107843892A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- radar
- speed
- mrow
- speed target
- detection range
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 42
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 105
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 43
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 29
- 238000012937 correction Methods 0.000 claims description 14
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 7
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 claims description 7
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 5
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 4
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 4
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 3
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000021615 conjugation Effects 0.000 claims description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims 1
- 230000017105 transposition Effects 0.000 claims 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 230000007123 defense Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 1
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 1
- 238000005314 correlation function Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 230000001808 coupling effect Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000012805 post-processing Methods 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000026676 system process Effects 0.000 description 1
- 230000001131 transforming effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
- G01S13/50—Systems of measurement based on relative movement of target
- G01S13/58—Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems
- G01S13/581—Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems using transmission of interrupted pulse modulated waves and based upon the Doppler effect resulting from movement of targets
- G01S13/582—Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems using transmission of interrupted pulse modulated waves and based upon the Doppler effect resulting from movement of targets adapted for simultaneous range and velocity measurements
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
- G01S13/50—Systems of measurement based on relative movement of target
- G01S13/58—Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems
- G01S13/588—Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems deriving the velocity value from the range measurement
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
- G01S13/50—Systems of measurement based on relative movement of target
- G01S13/58—Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems
- G01S13/589—Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems measuring the velocity vector
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于最小二乘法的高速目标多普勒测速方法，其主要思路为：确定雷达，设定雷达检测范围内存在高速目标，进而计算雷达检测范围内的高速目标模糊速度和雷达检测范围内的高速目标盲速；根据雷达检测范围内的高速目标模糊速度和雷达检测范围内的高速目标盲速，计算雷达检测范围内的高速目标径向速度粗测值；根据雷达检测范围内的高速目标径向速度粗测值，计算雷达检测范围内的高速目标盲速矩阵，并基于最小二乘法计算雷达检测范围内的高速目标多普勒模糊根数向量；根据雷达检测范围内的高速目标多普勒模糊根数向量和雷达检测范围内的高速目标盲速矩阵，计算雷达检测范围内的高速目标真实径向速度。
Description
技术领域
本发明属于脉冲雷达信号处理技术领域，特别涉及一种基于最小二乘法的高速目标多普勒测速方法，适用于实际工程应用。
背景技术
在现代化战争中，高速武器由于具有更快的打击速度、更大的破坏力，已经成为各个国家国防研究的热点；雷达作为国防事业中最主要的防御工具，如何有效地针对高速运动目标进行检测、跟踪或成像是当务之急；而运动目标的速度又是上述指标的先决条件。因此，雷达针对高速运动目标的精确速度估计具有很重要的理论意义和实际价值。
工程上常采用脉冲多普勒(PD)方法测速，脉冲多普勒测速方法目前已经广泛应用在PD雷达体系中；此脉冲多普勒测速方法通过检测目标回波信号中的多普勒频率fd，从而根据估计目标速度信息v，c表示光速，f0表示雷达发射信号中的载波频率；但
是PD雷达体系在处理多普勒域时候，严格要求目标回波信号在相同采样单元内不能出现距离走动现象，这在高速运动目标和宽带雷达中很难达到要求，所以会出现PD雷达系统中非常突出的问题：速度模糊；针对此问题，当前得到广泛应用的解模糊技术有：
(一)在快时间域求出目标的真实多普勒频率，其实现通过穷举法来搜索，从而导致雷达测速系统计算量急剧增大，不适合实时性要求高的场合。
(二)将压缩感知(CS)方法应用到多普勒解模糊中：多普勒模糊的CS模型是基于分析多重脉冲重复频率下信号在时域的欠采样特性及其在频域的稀疏特性，利用正交匹配追踪算法对检测目标在不存在模糊多普勒谱时进行幅度响应的估计，以此实现多目标的解模糊处理。
(三)基于Keystone变换的解模糊技术：Keystone变换通过相应的快慢时间域内的信号处理，将快时间和慢时间之间存在的耦合降低甚至去除；经过Keystone变换后，雷达回波信号的所有峰值位置均在相同的采样单元内，此时不存在距离单元走动现象。
以上三种方法虽然能够解决速度模糊问题，但都存在计算量大，实时性差等问题。
发明内容
针对上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提出一种基于最小二乘法的高速目标多普勒测速方法，该种基于最小二乘法的高速目标多普勒测速方法具有较高的速度测量精度，而且实时性好，同时也能解决速度模糊问题，适合于实际工程应用。
为了实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案予以实现。
一种基于最小二乘法的高速目标多普勒测速方法，包括以下步骤：
步骤1，确定雷达，设定雷达检测范围内存在高速目标，进而计算得到雷达检测范围内的高速目标模糊速度和雷达检测范围内的高速目标盲速；
步骤2，根据雷达检测范围内的高速目标模糊速度和雷达检测范围内的高速目标盲速，计算得到雷达检测范围内的高速目标径向速度粗测值；
步骤3，根据雷达检测范围内的高速目标速度粗测值，以及雷达检测范围内的高速目标模糊速度和雷达检测范围内的高速目标盲速，计算得到雷达检测范围内的高速目标盲速矩阵，并基于最小二乘法计算雷达检测范围内的高速目标多普勒模糊根数向量；
步骤4，根据雷达检测范围内的高速目标多普勒模糊根数向量和雷达检测范围内的高速目标盲速矩阵，以及雷达检测范围内的高速目标模糊速度，计算得到雷达检测范围内的高速目标真实径向速度。
本发明的有益效果：
第一，本发明方法是一种基于最小二乘法的高速目标多普勒测速方法，具有较高的速度测量精度，速度跳变小，测量结果较平滑，能解决速度模糊问题，且实时性较好，适合于实际工程应用。
第二，本发明方法对不同的距离段采用不同的测速时序，时序重频选择根据高速目标距离自动进行适配，每个距离段设计了多种参差时序，而且不同重频盲速区的交替设计使得如果高速目标在杂波区，至少有2种参差时序参与高速目标速度的测量，提高了速度测量的精度。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1为本发明的一种基于最小二乘法的高速目标多普勒测速方法流程图。
图2为本发明距离段测速时序图。
图3为本发明与终端差分测速法的测速效果对比图。
具体实施方式
参照图1，为本发明的一种基于最小二乘法的高速目标多普勒测速方法流程图；其中所述基于最小二乘法的高速目标多普勒测速方法由雷达信号处理和数据处理两部分联合完成，主要针对4～7倍音速目标，4～7倍音速目标为高速目标；雷达信号处理主要指对观测信号进行分析、变换、综合处理，抑制干扰、杂波等非期望信号，增强有用信号，并估计有用信号的特征参数。雷达数据处理是信号处理的后处理过程，主要对雷达获取的高速目标数据进行处理，消除由背景杂波和干扰造成的假高速目标，估计出高速目标数目，给出正确和精确的高速目标航行轨迹，包括高速目标当前的位置、速度等情况。
步骤1，确定雷达，设定雷达检测范围内存在高速目标，雷达脉冲处周期为Tr，雷达发射信号的波长为λ，雷达发射信号的载波频率为f0，雷达发射信号的带宽为B，雷达发射信号的时宽为τ，雷达发射信号的初始相位进而计算得到雷达检测范围内的高速目标模糊速度和雷达检测范围内的高速目标盲速。
具体地，完成高速目标检测，对雷达接收的回波信号做相参处理，求取雷达检测范围内的高速目标模糊速度和雷达检测范围内的高速目标盲速，其过程为：
雷达发射信号并接收回波信号，将t时刻雷达接收的回波信号复包络记为u(t)：
其中，A(t)为t时刻雷达接收的回波信号幅值，ωd为高速目标的多普勒角频率，n(t)为t时刻雷达接收的回波信号加性噪声；噪声与杂波不相关，不同重复周期之间的噪声互不相关。
延迟一个脉冲重复周期Tr后雷达接收的雷达回波信号复包络为u(t-Tr)：
其中，A(t-Tr)表示t-Tr时刻雷达接收的回波信号幅值，n(t-Tr)为t-Tr时刻雷达接收的回波信号加性噪声，t表示时间变量，e表示指数函数，j虚数单位。
u(t)和u(t-Tr)的相关函数为R(Tr)：
其中，E表示求期望，上标*表示求共轭。
因为A(t)为窄带信号，即A(t)≈A(t-Tr)，那么E[A(t)A(t-Tr)]＝E[|A(t)2|]为实数；因此计算得到雷达检测范围内的高速目标多普勒角频率ωd：
进而计算得到雷达检测范围内的高速目标模糊速度
其中，arctan表示求反正切，Im表示取虚部操作，Re表示取实部操作，R(Tr)表示u(t)和u(t-Tr)的相关函数，u(t)表示t时刻雷达接收的回波信号复包络，u(t-Tr)表示延迟一个脉冲重复周期Tr后雷达接收的雷达回波信号复包络，Tr表示脉冲重复周期，t表示时间变量，λ表示雷达发射信号的波长。
另外根据脉冲重复周期Tr计算得到雷达检测范围内的高速目标盲速vTr，其表达式为：
其中，c表示光速，f0表示雷达发射信号的载波频率。
步骤2，雷达数据处理，根据雷达检测范围内的高速目标模糊速度和雷达检测范围内的高速目标盲速计算得到雷达检测范围内的高速目标径向速度粗测值vd′；即通过位置差分测速方法得到雷达检测范围内的高速目标径向速度粗测值vd′。
具体地，在探测运动高速目标时，由于距离-多普勒耦合效应的影响，多普勒频移会使雷达产生测距误差，且该误差与高速目标径向速度成正比；为了提高位置差分测速的精度，需要进行距离多普勒修正。
2.1在雷达信号处理之后计算得到高速目标的位置信息，其得到过程为：对雷达接收的回波信号进行脉冲压缩处理，然后对脉冲压缩处理后的回波信号进行高速目标显示(MTI)以进行滤除杂波处理，最后将经过滤除杂波处理后的回波信号进行恒虚警率处理，得到恒虚警处理后的结果，所述恒虚警处理后的结果为雷达检测范围内的高速目标位置信息l；然后根据雷达检测范围内的高速目标位置信息l，计算得到修正前雷达检测范围内的高速目标距离Rpre：
另外，在计算精确的径向速度之前，还需要计算高速目标径向速度，此处采用雷达航迹跟踪滤波对雷达检测范围内的高速目标航行轨迹进行处理，进而得到高速目标径向速度估计值此处所述雷达航迹跟踪滤波的实现方法有多种，包括Kalman滤波器、α-β滤波器等，可以根据情况进行选择。
2.2然后计算得到修正后雷达检测范围内的高速目标距离R：
位置差分测速就是用距离-时间关系求取速度；用△t表示GPS采样间隔，表示雷达检测范围内的高速目标径向速度估计值，τ表示雷达发射信号的时宽；由于GPS采样间隔很短△t，通常为3～10毫秒，可以认为雷达检测范围内的高速目标在GPS采样间隔内做匀速直线运动；因此在距离修正后，计算得到雷达检测范围内的高速目标径向速度粗测值vd′：
其中，R1为t时刻修正后雷达检测范围内的高速目标距离，R2为t+△t时刻修正后雷达检测范围内的高速目标距离，t表示时间变量。
步骤3，根据雷达检测范围内的高速目标速度粗测值，以及雷达检测范围内的高速目标模糊速度和雷达检测范围内的高速目标盲速，计算得到雷达检测范围内的高速目标盲速矩阵，并基于最小二乘法计算雷达检测范围内的高速目标多普勒模糊根数向量。
具体地，在测速模式下为了得到较高的速度测量精度，通常对不同距离段设计不同的测速时序；选择时序时使各个时序具有不同的盲速区，且如果高速目标在一个时序的盲速区时，至少要有两个参差时序参与高速目标速度的测量；参照图2为A距离段测速时序图，图中三行代表了三种参差时序，三行中窄的矩形表示A距离段3种参差时序的盲速区，三行中宽的矩形分别表示的3种参差时序的正常测速区域；可以看出当高速目标在一时序的盲速区时，同时也在另外两种时序的测速区，另外两种时序可以参与测速。
将雷达的测量距离划分为多个距离段，记为多个测速距离段；令T'表示每个测速距离段中的雷达发射信号的脉冲重复周期向量：
其中，m表示每个测速距离段中的雷达发射信号包含的脉冲重复周期总个数，1≤i≤m，T'i表示每个测速距离段中的雷达发射信号的第i个脉冲重复周期。
在每个测速距离段中都会发多个不同脉冲重复周期的脉冲，处理时每个脉冲重复周期的回波数据都会计算计算高速目标模糊速度、盲速和径向速度粗测值；之后雷达数据处理将会对高速目标模糊速度、盲速和径向速度粗测值进行综合处理；令D表示雷达检测范围内的高速目标径向速度粗测值与模糊速度的差值向量，其表达式为：
其中，令v′di表示以T'i为脉冲重复周期计算出的高速目标径向速度粗测值，
将Rdi表示为修正后以T'i为脉冲重复周期的雷达检测范围内的高速目标距离，
表示以T'i为脉冲重复周期的高速目标径向速度估计值，其得到过程为：采用雷达航迹跟踪滤波对T'i对应的雷达检测范围内的高速目标航行轨迹进行处理后得到的结果；Rdi1表示t时刻修正后以T'i为脉冲重复周期的雷达检测范围内的高速目标距离，Rdi2表示t+△t时刻修正后以T'i为脉冲重复周期的雷达检测范围内的高速目标距离，B表示雷达发射信号的带宽；表示以T'i为脉冲重复周期计算出的高速目标模糊速度，
R(T'i)表示u(t)和u(t-T'i)的相关函数，u(t)表示t时刻雷达接收的回波信号复包络，u(t-T'i)表示延迟脉冲重复周期T'i后雷达接收的雷达回波信号复包络，n(t-T'i)表示t-T'i时刻雷达接收的回波信号加性噪声，A(t-T'i)表示t-T'i时刻雷达接收的回波信号幅值，
1≤i≤m，m表示每个测速距离段中的雷达发射信号包含的脉冲重复周期总个数，T'i表示一个测速距离段中的雷达发射信号的第i个脉冲重复周期向量。
进而得到雷达检测范围内的高速目标盲速矩阵A：
其中，令表示以T'i为脉冲重复周期计算出的高速目标盲速，T'i表示每个测速距离段中的雷达发射信号的第i个脉冲重复周期，1≤i≤m，m表示每个测速距离段中的雷达发射信号包含的脉冲重复周期总个数。
最后基于最小二乘法计算雷达检测范围内的高速目标多普勒模糊根数向量，令K表示雷达检测范围内的高速目标多普勒模糊根数向量，其表达式为：
K＝round((AT×A)-1×AT×D)
其中，上标T表示转置操作，上标-1表示求逆操作，round()表示四舍五入。
雷达检测范围内的高速目标多普勒模糊根数向量K包括m个多普勒模糊根数，依次为第1个多普勒模糊根数第2个多普勒模糊根数第m个多普勒模糊根数
步骤4，根据雷达检测范围内的高速目标多普勒模糊根数向量和雷达检测范围内的高速目标盲速矩阵，以及雷达检测范围内的高速目标模糊速度，求取雷达检测范围内的高速目标真实径向速度，由于在每个测速距离段中都会发多个不同脉冲重复周期的脉冲，则雷达检测范围内的高速目标真实径向速度为vd，其表达式为：
其中，表示第i个多普勒模糊根数，1≤i≤m，m表示每个测速距离段中的雷达发射信号包含的脉冲重复周期总个数。
二.仿真验证
以某高速目标真实回波数据作为验证数据，对本发明和常用的终端差分法测速进行仿真，图3为本发明与终端差分测速法的测速效果对比图；从图3中可以看出本发明较终端差分法测速具有速度跳变小，测量结果较平滑等优点，具有更好速度测量精度。
综上所述，仿真实验验证了本发明的正确性，有效性和可靠性。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围；这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (6)
1.一种基于最小二乘法的高速目标多普勒测速方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，确定雷达，设定雷达检测范围内存在高速目标，进而计算得到雷达检测范围内的高速目标模糊速度和雷达检测范围内的高速目标盲速；
步骤2，根据雷达检测范围内的高速目标模糊速度和雷达检测范围内的高速目标盲速，计算得到雷达检测范围内的高速目标径向速度粗测值；
步骤3，根据雷达检测范围内的高速目标径向速度粗测值，以及雷达检测范围内的高速目标模糊速度和雷达检测范围内的高速目标盲速，计算得到雷达检测范围内的高速目标盲速矩阵，并基于最小二乘法计算雷达检测范围内的高速目标多普勒模糊根数向量；
步骤4，根据雷达检测范围内的高速目标多普勒模糊根数向量和雷达检测范围内的高速目标盲速矩阵，以及雷达检测范围内的高速目标模糊速度，计算得到雷达检测范围内的高速目标真实径向速度。
2.如权利要求1所述的一种基于最小二乘法的高速目标多普勒测速方法，其特征在于，在步骤1中，所述雷达检测范围内的高速目标模糊速度为所述雷达检测范围内的高速目标盲速为其表达式分别为：
<mrow>
<mover>
<mi>v</mi>
<mo>~</mo>
</mover>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mrow>
<msub>
<mi>&lambda;&omega;</mi>
<mi>d</mi>
</msub>
</mrow>
<mrow>
<mn>4</mn>
<mi>&pi;</mi>
</mrow>
</mfrac>
<mo>,</mo>
<msub>
<mi>v</mi>
<msub>
<mi>T</mi>
<mi>r</mi>
</msub>
</msub>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mi>c</mi>
<mrow>
<mn>2</mn>
<msub>
<mi>f</mi>
<mn>0</mn>
</msub>
<msub>
<mi>T</mi>
<mi>r</mi>
</msub>
</mrow>
</mfrac>
</mrow>
其中，arctan表示求反正切，Im表示取虚部操作，Re表示取实部操作，A(t)为t时刻雷达接收的回波信号幅值，A(t-Tr)表示t-Tr时刻雷达接收的回波信号幅值，R(Tr)表示u(t)和u(t-Tr)的相关函数，u(t)表示t时刻雷达接收的回波信号复包络，u(t-Tr)表示延迟一个脉冲重复周期Tr后雷达接收的雷达回波信号复包络，E表示求期望，上标*表示求共轭，ωd表示雷达检测范围内的高速目标多普勒角频率，Tr表示脉冲重复周期，t表示时间变量，λ表示雷达发射信号的波长，c表示光速，f0表示雷达发射信号的载波频率。
3.如权利要求2所述的一种基于最小二乘法的高速目标多普勒测速方法，其特征在于，在步骤2中，所述雷达检测范围内的高速目标径向速度粗测值为v′d，其得到过程为：
2.1对雷达接收的回波信号进行脉冲压缩处理，然后对脉冲压缩处理后的回波信号进行杂波滤除处理，最后将经过杂波滤除处理后的回波信号进行恒虚警率处理，得到恒虚警处理后的结果，所述恒虚警处理后的结果为雷达检测范围内的高速目标位置信息l；然后根据雷达检测范围内的高速目标位置信息l，计算得到修正前雷达检测范围内的高速目标距离Rpre：
<mrow>
<msub>
<mi>R</mi>
<mrow>
<mi>p</mi>
<mi>r</mi>
<mi>e</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>=</mo>
<mi>l</mi>
<mo>&times;</mo>
<mfrac>
<mi>c</mi>
<mrow>
<mn>2</mn>
<mi>B</mi>
</mrow>
</mfrac>
</mrow>
其中，B表示雷达发射信号的带宽；
2.2根据修正前雷达检测范围内的高速目标距离Rpre，计算得到修正后雷达检测范围内的高速目标距离R：
<mrow>
<mi>R</mi>
<mo>=</mo>
<msub>
<mi>R</mi>
<mrow>
<mi>p</mi>
<mi>r</mi>
<mi>e</mi>
</mrow>
</msub>
<mo>-</mo>
<mfrac>
<mrow>
<msub>
<mi>f</mi>
<mn>0</mn>
</msub>
<mi>&tau;</mi>
</mrow>
<mi>B</mi>
</mfrac>
<msub>
<mover>
<mi>v</mi>
<mo>~</mo>
</mover>
<mi>h</mi>
</msub>
</mrow>
其中，τ表示雷达发射信号的时宽，f0表示雷达发射信号的载波频率，表示雷达检测范围内的高速目标径向速度估计值；然后计算得到雷达检测范围内的高速目标径向速度粗测值v′d：
<mrow>
<msubsup>
<mi>v</mi>
<mi>d</mi>
<mo>&prime;</mo>
</msubsup>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mrow>
<msub>
<mi>R</mi>
<mn>1</mn>
</msub>
<mo>-</mo>
<msub>
<mi>R</mi>
<mn>2</mn>
</msub>
</mrow>
<mrow>
<mi>&Delta;</mi>
<mi>t</mi>
</mrow>
</mfrac>
</mrow>
其中，R1为t时刻修正后雷达检测范围内的高速目标距离，△t表示GPS采样间隔，R2为t+△t时刻修正后雷达检测范围内的高速目标距离，t表示时间变量。
4.如权利要求3所述的一种基于最小二乘法的高速目标多普勒测速方法，其特征在于，在步骤3中，所述雷达检测范围内的高速目标盲速矩阵为A，所述雷达检测范围内的高速目标多普勒模糊根数向量为K，其表达式分别为：
K＝round((AT×A)-1×AT×D)
其中，令表示以T'i为脉冲重复周期计算出的高速目标盲速，T'i表示每个测速距离段中的雷达发射信号的第i个脉冲重复周期，1≤i≤m，m表示每个测速距离段中的雷达发射信号包含的脉冲重复周期总个数，D表示雷达检测范围内的高速目标径向速度粗测值与模糊速度的差值向量，上标T表示转置操作，上标-1表示求逆操作，round()表示四舍五入。
5.如权利要求4所述的一种基于最小二乘法的高速目标多普勒测速方法，其特征在于，所述D表示雷达检测范围内的高速目标径向速度粗测值与模糊速度的差值向量，其表达式为：
其中，令v′di表示以T'i为脉冲重复周期计算出的高速目标径向速度粗测值，
<mrow>
<msubsup>
<mi>v</mi>
<mrow>
<mi>d</mi>
<mi>i</mi>
</mrow>
<mo>&prime;</mo>
</msubsup>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mrow>
<msub>
<mi>R</mi>
<mrow>
<mi>d</mi>
<mi>i</mi>
<mn>1</mn>
</mrow>
</msub>
<mo>-</mo>
<msub>
<mi>R</mi>
<mrow>
<mi>d</mi>
<mi>i</mi>
<mn>2</mn>
</mrow>
</msub>
</mrow>
<mrow>
<mi>&Delta;</mi>
<mi>t</mi>
</mrow>
</mfrac>
<mo>;</mo>
</mrow>
将Rdi表示为修正后以T'i为脉冲重复周期的雷达检测范围内的高速目标距离， 表示以T'i为脉冲重复周期的高速目标径向速度估计值，其得到过程为：采用雷达航迹跟踪滤波对T'i对应的雷达检测范围内的高速目标航行轨迹进行处理后得到的结果；Rdi1表示t时刻修正后以T'i为脉冲重复周期的雷达检测范围内的高速目标距离，Rdi2表示t+△t时刻修正后以T'i为脉冲重复周期的雷达检测范围内的高速目标距离，B表示雷达发射信号的带宽；表示以T'i为脉冲重复周期计算出的高速目标模糊速度，R(T'i)表示u(t)和u(t-T'i)的相关函数，u(t)表示t时刻雷达接收的回波信号复包络，u(t-T'i)表示延迟脉冲重复周期T'i后雷达接收的雷达回波信号复包络，n(t-T'i)表示t-T'i时刻雷达接收的回波信号加性噪声，A(t-T'i)表示t-T'i时刻雷达接收的回波信号幅值，1≤i≤m，m表示每个测速距离段中的雷达发射信号包含的脉冲重复周期总个数，T'i表示一个测速距离段中的雷达发射信号的第i个脉冲重复周期向量。
6.如权利要求5所述的一种基于最小二乘法的高速目标多普勒测速方法，其特征在于，所述m表示每个测速距离段中的雷达发射信号包含的脉冲重复周期总个数，还包括：
将雷达的测量距离划分为多个距离段，记为多个测速距离段；令T'表示每个测速距离段中的雷达发射信号的脉冲重复周期向量：
<mrow>
<msup>
<mi>T</mi>
<mo>&prime;</mo>
</msup>
<mo>=</mo>
<mfenced open = "(" close = ")">
<mtable>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<msub>
<msup>
<mi>T</mi>
<mo>&prime;</mo>
</msup>
<mn>1</mn>
</msub>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<mn>......</mn>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<mrow>
<msub>
<msup>
<mi>T</mi>
<mo>&prime;</mo>
</msup>
<mi>m</mi>
</msub>
</mrow>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
</mrow>
其中，m表示每个测速距离段中的雷达发射信号包含的脉冲重复周期总个数，1≤i≤m，T'i表示每个测速距离段中的雷达发射信号的第i个脉冲重复周期。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711045451.7A CN107843892B (zh) | 2017-10-31 | 2017-10-31 | 一种基于最小二乘法的高速目标多普勒测速方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711045451.7A CN107843892B (zh) | 2017-10-31 | 2017-10-31 | 一种基于最小二乘法的高速目标多普勒测速方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107843892A true CN107843892A (zh) | 2018-03-27 |
| CN107843892B CN107843892B (zh) | 2020-11-10 |
Family
ID=61682138
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201711045451.7A Active CN107843892B (zh) | 2017-10-31 | 2017-10-31 | 一种基于最小二乘法的高速目标多普勒测速方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107843892B (zh) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109031275A (zh) * | 2018-07-02 | 2018-12-18 | 北京理工大学 | 一种基于高分辨全极化雷达的昆虫水平飞行速度提取方法 |
| CN109061626A (zh) * | 2018-07-19 | 2018-12-21 | 武汉滨湖电子有限责任公司 | 一种步进频相参处理检测低信杂比动目标的方法 |
| CN110596655A (zh) * | 2019-10-18 | 2019-12-20 | 富临精工先进传感器科技(成都)有限责任公司 | 一种基于多载频的雷达多目标速度解模糊方法 |
| CN110657864A (zh) * | 2019-10-08 | 2020-01-07 | 三门核电有限公司 | 一种传感器响应时间测量方法 |
| CN110726986A (zh) * | 2018-06-29 | 2020-01-24 | 三星电子株式会社 | 用于操作雷达的方法和装置 |
| CN111025280A (zh) * | 2019-12-30 | 2020-04-17 | 浙江大学 | 一种基于分布式最小总体误差熵的运动目标测速方法 |
| CN112014833A (zh) * | 2020-09-04 | 2020-12-01 | 上海无线电设备研究所 | 一种高速目标时频域探测方法 |
| CN112068117A (zh) * | 2020-09-11 | 2020-12-11 | 上海航天电子通讯设备研究所 | 基于pd检测的精确测速修正方法及系统 |
| CN113608188A (zh) * | 2021-06-21 | 2021-11-05 | 西安空间无线电技术研究所 | 一种基于天基tdm-mimo雷达空间碎片的测角方法及系统 |
| RU2776870C2 (ru) * | 2020-02-11 | 2022-07-28 | Закрытое акционерное общество "Научно-исследовательский центр "Резонанс" (ЗАО "НИЦ "Резонанс") | Способ и устройство радиолокационного определения путевой скорости неманеврирующего объекта с учетом пропусков измерений дальности и радиальной скорости |
| CN115267721A (zh) * | 2022-09-27 | 2022-11-01 | 中国电子科技集团公司第十四研究所 | 一种基于双频sar的地面动目标径向速度估计方法 |
| CN117471449A (zh) * | 2023-12-27 | 2024-01-30 | 中国电子科技集团公司第十四研究所 | 一种适用于机动目标的单组pd跟踪方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6633253B2 (en) * | 2001-04-02 | 2003-10-14 | Thomas J. Cataldo | Dual synthetic aperture radar system |
| CN101515911A (zh) * | 2009-04-08 | 2009-08-26 | 哈尔滨工程大学 | 抑制扩频系统窄带干扰的高性能预测码辅助方法 |
| CN101609151A (zh) * | 2009-07-17 | 2009-12-23 | 重庆大学 | 一种基于单通道合成孔径雷达(sar)图像序列特征值分解的动目标检测方法 |
| CN102495399A (zh) * | 2011-11-01 | 2012-06-13 | 西安电子科技大学 | 提高动目标检测可测速区间的多载频优化方法 |
| CN104515980A (zh) * | 2014-12-08 | 2015-04-15 | 广西大学 | 一种基于InSAR构型的地面运动目标检测方法和装置 |
-
2017
- 2017-10-31 CN CN201711045451.7A patent/CN107843892B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6633253B2 (en) * | 2001-04-02 | 2003-10-14 | Thomas J. Cataldo | Dual synthetic aperture radar system |
| CN101515911A (zh) * | 2009-04-08 | 2009-08-26 | 哈尔滨工程大学 | 抑制扩频系统窄带干扰的高性能预测码辅助方法 |
| CN101609151A (zh) * | 2009-07-17 | 2009-12-23 | 重庆大学 | 一种基于单通道合成孔径雷达(sar)图像序列特征值分解的动目标检测方法 |
| CN102495399A (zh) * | 2011-11-01 | 2012-06-13 | 西安电子科技大学 | 提高动目标检测可测速区间的多载频优化方法 |
| CN104515980A (zh) * | 2014-12-08 | 2015-04-15 | 广西大学 | 一种基于InSAR构型的地面运动目标检测方法和装置 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| ZHIXIANG JIANG ET AL.: "A newly high-speed MCMA algorithm for QAM system", 《IEEE》 * |
| 孙超: "脉冲多普勒雷达测速关键问题研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 信息科技辑》 * |
| 孟飞 等: "最小二乘法解速度模糊研究", 《第十届全国雷达学术年会》 * |
Cited By (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110726986A (zh) * | 2018-06-29 | 2020-01-24 | 三星电子株式会社 | 用于操作雷达的方法和装置 |
| CN109031275A (zh) * | 2018-07-02 | 2018-12-18 | 北京理工大学 | 一种基于高分辨全极化雷达的昆虫水平飞行速度提取方法 |
| CN109061626B (zh) * | 2018-07-19 | 2022-06-28 | 武汉滨湖电子有限责任公司 | 一种步进频相参处理检测低信杂比动目标的方法 |
| CN109061626A (zh) * | 2018-07-19 | 2018-12-21 | 武汉滨湖电子有限责任公司 | 一种步进频相参处理检测低信杂比动目标的方法 |
| CN110657864A (zh) * | 2019-10-08 | 2020-01-07 | 三门核电有限公司 | 一种传感器响应时间测量方法 |
| CN110596655A (zh) * | 2019-10-18 | 2019-12-20 | 富临精工先进传感器科技(成都)有限责任公司 | 一种基于多载频的雷达多目标速度解模糊方法 |
| CN110596655B (zh) * | 2019-10-18 | 2023-03-28 | 立晟智能科技(成都)有限公司 | 一种基于多载频的雷达多目标速度解模糊方法 |
| CN111025280A (zh) * | 2019-12-30 | 2020-04-17 | 浙江大学 | 一种基于分布式最小总体误差熵的运动目标测速方法 |
| CN111025280B (zh) * | 2019-12-30 | 2021-10-01 | 浙江大学 | 一种基于分布式最小总体误差熵的运动目标测速方法 |
| RU2776870C2 (ru) * | 2020-02-11 | 2022-07-28 | Закрытое акционерное общество "Научно-исследовательский центр "Резонанс" (ЗАО "НИЦ "Резонанс") | Способ и устройство радиолокационного определения путевой скорости неманеврирующего объекта с учетом пропусков измерений дальности и радиальной скорости |
| CN112014833B (zh) * | 2020-09-04 | 2023-11-14 | 上海无线电设备研究所 | 一种高速目标时频域探测方法 |
| CN112014833A (zh) * | 2020-09-04 | 2020-12-01 | 上海无线电设备研究所 | 一种高速目标时频域探测方法 |
| CN112068117A (zh) * | 2020-09-11 | 2020-12-11 | 上海航天电子通讯设备研究所 | 基于pd检测的精确测速修正方法及系统 |
| CN112068117B (zh) * | 2020-09-11 | 2023-11-03 | 上海航天电子通讯设备研究所 | 基于pd检测的精确测速修正方法及系统 |
| RU2781159C1 (ru) * | 2021-04-26 | 2022-10-06 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "3 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации | Способ определения радиальной скорости объекта по выборкам квадратов дальности |
| CN113608188A (zh) * | 2021-06-21 | 2021-11-05 | 西安空间无线电技术研究所 | 一种基于天基tdm-mimo雷达空间碎片的测角方法及系统 |
| CN113608188B (zh) * | 2021-06-21 | 2023-12-29 | 西安空间无线电技术研究所 | 一种基于天基tdm-mimo雷达空间碎片的测角方法及系统 |
| RU2796966C1 (ru) * | 2021-12-27 | 2023-05-29 | Закрытое акционерное общество "Научно-исследовательский центр "Резонанс" (ЗАО "НИЦ "Резонанс") | Способ определения радиальной скорости летательного аппарата при неоднозначных измерениях доплеровской частоты и устройство для его осуществления |
| RU2782249C1 (ru) * | 2021-12-28 | 2022-10-25 | федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южный федеральный университет" | Устройство цифровой обработки сигналов в импульсно-доплеровской рлс с компенсацией миграции целей по дальности за один период излучения и приема пачки радиоимпульсов |
| CN115267721B (zh) * | 2022-09-27 | 2022-12-20 | 中国电子科技集团公司第十四研究所 | 一种基于双频sar的地面动目标径向速度估计方法 |
| CN115267721A (zh) * | 2022-09-27 | 2022-11-01 | 中国电子科技集团公司第十四研究所 | 一种基于双频sar的地面动目标径向速度估计方法 |
| CN117471449A (zh) * | 2023-12-27 | 2024-01-30 | 中国电子科技集团公司第十四研究所 | 一种适用于机动目标的单组pd跟踪方法 |
| CN117471449B (zh) * | 2023-12-27 | 2024-03-22 | 中国电子科技集团公司第十四研究所 | 一种适用于机动目标的单组pd跟踪方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107843892B (zh) | 2020-11-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107843892B (zh) | 一种基于最小二乘法的高速目标多普勒测速方法 | |
| CN108761404B (zh) | 一种基于二次相位函数参数估计及补偿的改进算法 | |
| CN109061589B (zh) | 随机跳频雷达的目标运动参数估计方法 | |
| CN107561508B (zh) | 一种用于匀加速运动目标的相参积累检测方法 | |
| CN107966688B (zh) | 基于相位干涉技术的宽带雷达目标速度解模糊方法 | |
| CN107132534B (zh) | 一种高速雷达目标频域检测的优化方法 | |
| CN102353953A (zh) | 单通道sar地面运动目标成像方法 | |
| CN104007435B (zh) | 一种基于中频相邻回波相位差的精确测速方法 | |
| CN110146873B (zh) | 分布式非相参雷达的目标位置和速度的估计方法 | |
| CN106872969B (zh) | 基于mtd脉冲积累及滑动处理的雷达目标角度估计方法 | |
| CN104730498A (zh) | 基于Keystone和加权旋转FFT的目标检测方法 | |
| CN108089171A (zh) | 一种针对无人机目标的雷达快速检测方法 | |
| CN113093120B (zh) | 基于capon算法的PRI捷变雷达目标参数估计方法 | |
| CN104483668A (zh) | 一种高精度雷达信号检测和跟踪系统及其方法 | |
| CN109001671B (zh) | 一种跳频信号的目标检测和参数估计方法及装置 | |
| CN110398730A (zh) | 基于坐标旋转和非均匀傅里叶变换机动目标相参检测方法 | |
| CN115407279B (zh) | 一种脉冲压缩雷达距离多普勒耦合误差补偿方法 | |
| CN108919221A (zh) | 一种用于变加速运动目标的相参积累检测方法 | |
| CN109375206A (zh) | 一种基于速度搜索的运动目标测速方法 | |
| CN109613507A (zh) | 一种针对高阶机动目标雷达回波的检测方法 | |
| CN109782249B (zh) | 一种两目标相关时延估计算法 | |
| Molchanov et al. | On micro-Doppler period estimation | |
| CN110109092A (zh) | 多径环境下基于时间反演的雷达测速方法 | |
| CN115267721B (zh) | 一种基于双频sar的地面动目标径向速度估计方法 | |
| CN105548987A (zh) | 一种连续波雷达目标加速度盲估计方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |