[发明专利]一种基于积累等效三点法的旋翼目标微多普勒检测方法

说明书

本发明公开了一种基于积累等效三点法的旋翼目标微多普勒检测方法，能够提高高分辨率雷达对慢速转动旋翼目标的微多普勒特征的提取能力。具体包括如下步骤：根据探测背景结合先验参数估算并设置探测雷达的扫描速率参数。探测雷达对旋翼目标进行多轮次扫描，每个轮次连续Cs次扫描提取微多普勒特征数据和分段瞬时频率曲线。利用等效步长将同一轮次的Cs次扫描得到的Cs段微多普勒特征数据等效到同一叶片旋转周期。同一轮次中，依据分段瞬时频率曲线，利用三点法估算旋翼目标的微多普勒参数。以具有一致性的多个轮次估算得到的旋翼目标的微多普勒参数任意之一或者平均值作为旋翼目标的微多普勒参数检测结果。

技术领域

本发明涉及目标探测识别技术领域，具体涉及一种基于积累等效三点法的旋翼目标微多普勒检测方法。

背景技术

微多普勒效应是对目标运动引起的回波信号变化的更为细致的探究，已知伴有振动、旋转等微运动的目标对回波信号产生的频率调制称为微多普勒效应，基于微多普勒效应所提取的目标特性，就是微多普勒特性。自微多普勒效应概念提出到现在，其应用领域已经涉及空间、空中以及地面目标的多维度探测和识别。

现代战争已经发展为陆海空全方位的作战模式，所以空中战斗愈来愈受到各国家的重视。依据工作原理和用途可以将飞机目标主要分为直升机、螺旋桨飞机、喷气式飞机三种。除了在军事上的应用，在民用方面飞机作为一种交通工具，在人们日常出行、搜救和运送物资中也扮演着不可替代的角色。所以，研究对这三类飞机目标的分类问题，在军事战争和民用物资运输中均有不可轻视的研究意义。

常规探测雷达对目标的单次扫描时间通常在20-100ms，而直升机的旋翼转速较慢，一般在5-6Hz，在波束宽度不是很大的情况下，雷达波束照射目标的时间小于目标的一个转动周期。对于扫描速率可灵活调整的高方位分辨率探测雷达而言，对目标的单次扫描时间通常在5-20ms，因此雷达波束照射目标的时间甚至不到目标转动周期的1/10。除此之外，一方面在无线电子雷达中采用电子扫描阵列，扫描速度相对于机械扫描可提高20倍以上，而且波束宽度变窄，通常在零点几到几度之间，这也会影响接收数据的质量，会造成微多普勒信号提取的极度不完整性。所以对于灵活扫描探测雷达来说，研究从部分周期数据甚至微小比例周期数据中提取微多普勒特征具有重要实际意义。

目前绝大多数对微动目标的微动参数进行估计的方法都是基于观测时间至少大于一个目标转动周期的假设，但是在实际应用中，当雷达工作在扫描模式下时，天线要按指定角度扫描覆盖区域，此时波束驻留时间通常会小于一个目标转动周期。这会造成多普勒谱展宽，频域分辨率下降，从中无法直接提取微多普勒特征。针对这种情况，T.Thayaparan等人提出了基于部分周期数据的振动目标微多普勒参数估计方法——三点法，国内西电也在这方面做过应用研究，但这种方法总体上仍要求雷达波束照射目标的时间不低于旋翼目标叶片转动周期的1/4，在照射时间过短时，由于步长过低而造成参数估计误差过大问题。

因此对于高分辨率雷达对慢速转动旋翼目标扫描获取的微小比例周期数据中提取目标微多普勒特征的相关方法目前未见相关研究，

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于积累等效三点法的旋翼目标微多普勒检测方法，能够提高高分辨率雷达对慢速转动旋翼目标的微多普勒特征的提取能力。

本发明的技术方案为：一种基于积累等效三点法的旋翼目标微多普勒检测方法为探测雷达对旋翼目标进行探测，具体包括如下步骤：

S1、根据探测背景结合先验参数估算并设置探测雷达的扫描速率参数。

S2、探测雷达对旋翼目标进行多轮次扫描，其中每个轮次对目标进行连续Ns次扫描，每次扫描均提取一段微多普勒特征数据。

S3、设置等效步长。等效步长不超过旋翼目标任意可能的叶片旋转周期的1/3。

利用等效步长将同一轮次的Cs次扫描得到的Cs段微多普勒特征数据等效到同一叶片旋转周期。