[发明专利]一种低空目标微多普勒特征提取方法

说明书

公开一种低空目标微多普勒特征提取方法，包括下列步骤：经外辐射源照射的目标回波信号的接收和预处理；对目标微动频率进行提取并构建多重观测矢量模型；构建目标微多普勒特征参数字典；低空目标的微多普勒特征提取。在地杂波和其他杂波能够被很好地滤除的前提下，本发明能对高斯白噪声信道条件下的低空目标实现很好的微多普勒特征提取。

技术领域

本发明涉及外辐射源雷达信号处理技术，具体涉及一种低空目标微多普勒 特征提取方法。

背景技术

当前低空区域逐步开放，大量通用飞行器，尤其是无人机，进入低空领域， 战争电磁环境日趋复杂，给重要地区的空防预警及空中训练造成巨大压力。外 辐射源雷达具有良好的“四抗”(抗反辐射导弹、抗干扰、抗隐身、抗低空突防) 能力。尤其是基于民用通信信号的外辐射源雷达，能够充分利用现有的移动通 信设施，构建大范围的无源探测网络，在战争环境中具有很强的生存能力。为 维护国家主权和国土防空，有效地对低空目标的为微多普勒特征进行提取，以 实现对低空、超低空突防目标的有效跟踪与成像，判别低空目标的属性、意图 和威胁程度，是实现更加有效的低空监视，获取战争主动权的关键因素之一。

目前常用的微多普勒特征提取方法有：时频分析结合霍夫变换(HT)方法， 这种方法由于其简单、有效等特点，是一种常用的微多普勒特征提取方法。但 其提取精度受雷达回波数据矩阵大小、时频分析的窗长、时频分析图像的分辨 率的影响。正交匹配追踪方法，是Y.C.Pati于1993年提出的一种高效特征提取 技术。该方法是建立在匹配追踪算法的基础上，通过将字典中的原子按照施密 特正交化方法进行正交化处理，在将信号分解该过完备的正交基上，以实现信 号的迭代分解。该方法分解效率高、收敛速度快且简单易行，在欠采样条件下 仍然适用。但该方法最大的缺点是，提取的特征参量增加时，字典中的原子数量大幅增加，算法分解的运算量呈几何级数增长。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种低空目标微多普勒特征提取方 法，包括下列步骤：

第一步：经外辐射源照射的目标回波信号的接收和预处理

外辐射源发射LTE通信信号，照射到目标后，由目标反射的信号称为目标 回波信号，接收机收到信号后，对其进行采样接收并输出接收信号；

外辐射源输出的通信信号为

其中，N为子载频数，K为编码长度，n为子载频的标号，k为编码长度的标号， a_n为第n个子载频的加权系数，A_re为实部调制系数，A_im为虚部调制系数，T_p为 正交频分复用(OFDM)符号持续时间，f₀为载波频率，Δf为子载频频率间隔； 其中，Δf满足OFDM正交性条件

其中，i，j为子载频的编号，表示任意两个子载频均满足正交性条件，即

Δf＝1/T_p (3)

则接收到的目标回波信号为

其中，t_m为慢时间，t_k为快时间，σ为目标的散射系数，r(t_m)为目标分别与外 辐射源、接收机的距离之和，c为真空中光速；

参考信号为接收机到外辐射源的直达波信号，可表示为

其中，D为外辐射源与接收机之间的距离；

假设接收信号中的多径杂波得到较好地抑制，已获取较为干净的目标回波 与直达波，则将回波信号与参考信号共轭相乘，得到基带回波可表示为