[发明专利]基于投影梯度的目标高度与反射面高度联合估计方法

权利要求书

1.一种基于投影梯度的目标高度与反射面高度联合估计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，雷达天线为垂直地面、高度为h_a的N个阵元的等距线性阵列，接收M个脉冲回波信号；

步骤2，对雷达天线接收的脉冲回波信号进行数字采样，然后对采样后的脉冲回波信号进行数字匹配滤波。

步骤3，设目标距离为R₀，把N个阵元M个脉冲回波信号数字匹配滤波后目标距离R₀所在距离单元数据取出，组成一个N×M的采样数据矩阵X：

X=[x₁,…,x_n,…,x_N]^T

其中，x_n=[x_n1,...,x_nm,...,x_nM]为第n个阵元的M个数据；

步骤4，利用采样数据矩阵X，计算采样协方差矩阵R_x：

R_x=XX^H

式中，[]^H表示矩阵的共轭转置；

步骤5，对协方差矩阵R_x特征分解：

Rx=Σn=1NλnenenH]]>

这里λ₁≥λ₂≥…≥λ_N是R_x的特征值，e_n(n=1…N)是对应的特征向量；

步骤6，利用雷达测量获得的目标距离R₀和天线高度h_a，计算出包含目标高度h_t和反射面高度h_g的复合导向矢量：

a(ht,hg)=a(θd)+ρe-j2πλΔRa(θr)]]>

其中，ρ为地面反射因子，θ_d和θ_r分别为目标和反射信号的俯仰角；

a(θd)=[1,ej2πλdsin(θd),···ej2πλ(N-1)dsin(θd)],a(θr)=[1,ej2πλdsin(θr),···ej2πλ(N-1)dsin(θr)]]]>

其中，λ发射信号的波长，d为阵元间距；

计算出sinθd=(ht-hr)R,sinθr=-(ht+hr-2hg)R,ΔR=2(ht-hg)(hr-hg)R0,]]>ΔR为直达波与反射波到雷达的距离差；

步骤7，利用复合导向矢量a(h_t,h_g)和最大特征值λ₁对应的特征向量e₁，建立优化目标函数f(h_t,h_g)：

minht,hgf(ht,hg)]]>

st:h₁≤h_t≤h₂;h₃≤h_g≤h₄

其中，f(ht,hg)=||e1Ha(ht,hg)||2aH(ht,hg)a(ht,hg),]]>st表示约束条件，

h₁、h₂为目标高度h_t的搜索范围(h₁≤h₂)，是设定的已知值，

h₃、h₄为反射面高度h_g的搜索范围(h₃≤h₄)，是设定的已知值。

步骤8，采用投影梯度方法解优化函数得到目标高度h_t和反射面高度h_g的估计值。

2.根据权利要求1所述的基于投影梯度的目标高度与反射面高度联合估计方法，其特征在于，步骤8采用投影梯度方法求解的优化目标函数的具体子步骤如下：

8a）指定目标高度和反射面高度的初始值：ht(1)hg(1)=h1+h22h3+h42;]]>

8b）进行迭代处理，令ht(k+1)hg(k+1)=ht(k)hg(k)-μk∂f(ht,hg)∂ht∂f(ht,hg)∂hg,]]>其中μ_k为决定迭代稳定性和收敛性的因子，表示对h_t求偏导操作；

8c）把更新结果投影到值域空间，即

8d）判断||ht(k+1)hg(k+1)-ht(k)hg(k)||2≤ϵ]]>是否成立，如果不成立，则迭代继续；如果成立，则搜索迭代结束。其中||||为2范数，ε为预先设置的小数。