[发明专利]一种基于二维稀疏结构的宽带雷达飞机目标架次识别方法

说明书

本发明提供了一种基于二维稀疏结构的宽带雷达飞机目标架次识别方法，包括得到回波数据矩阵、得到地杂波对消后的数据矩阵、得到二维稀疏结构数据矩阵、得到二值数据矩阵、完成所述二值图聚类和得到架次信息；该方法基于二维稀疏结构模型，同时利用了飞机目标回波的多普勒信息和距离信息，大大降低了杂波和噪声的干扰，提高了架次识别的准确性；同时该方法可实现回波数据丢失情况下的目标架次识别。该方法弥补了窄带识别中对相参积累时间的要求和宽带识别中对信噪比要求较高的不足。

技术领域

本发明涉及雷达架次识别领域，尤其涉及一种基于二维稀疏结构的宽带雷达飞机目标架次识别方法。

背景技术

随着现代科技的快速发展，各类人造飞行器逐渐普及，特别地，得益于飞行器性能的提升和无线电网络的互联发展，无论是军事战场还是民事应用，空中编队目标越来越多。常规雷达作为能够提供目标位置和运动参数的传感器，已远远不能满足现代军民各领域的需求，要想获得编队目标的详细架次信息，需要基于现有信息资源提出准确的架次识别方法。雷达架次识别技术是以雷达作为传感器，对探测到的目标的数量进行自动识别，对空域监视、目标规模判定乃至国土防空预警具有十分重要的作用。空中编队目标架次识别主要是利用雷达回波信号提取编队目标特征从而对架次进行识别，按照雷达体制，编队目标架次识别技术可分为窄带识别方法和宽带识别方法。

窄带识别方法是根据编队目标之间的多普勒频率差异，通过时频分析类的方法实现目标架次的识别。这类方法对雷达信号的相干性和相参积累时间有着一定的要求，否则无法达到要求的多普勒频率分辨率；此外，该类方法无法应用于飞机相对雷达径向飞行的情况。宽带识别方法是利用目标的各散射中心在径向距离上的高分辨力，得到目标的一维高分辨距离像，通过对距离像中峰值数量的提取来实现目标架次的识别。但是仅仅依靠飞机目标的高分辨距离像也很难确定其架次，主要原因在于回波信号中含有噪声和杂波，特别是当目标距离雷达较远，信噪比较低时，难以确定检测阈值。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供了一种基于二维稀疏结构的宽带雷达飞机目标架次识别方法，基于二维稀疏结构模型，同时利用了飞机目标回波的多普勒信息和距离信息，大大降低了杂波和噪声的干扰，提高了架次识别的准确性。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

本发明提供了一种基于二维稀疏结构的宽带雷达飞机目标架次识别方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、得到回波数据矩阵S_M×N：对采集的雷达回波数据进行混频、相位检波和A/D采样，得到零中频的数字信号；

对M个脉冲进行采样，每个脉冲采样N点，则第m个脉冲的N点采样数据存储成一个1×N的行向量[s_m,1,s_m,2,L s_m,N]，M个脉冲的M×N个数据组成一个矩阵S_M×N，

S2、得到地杂波对消后的数据矩阵S_L×N：采用三脉冲MTI技术对所述矩阵S_M×N的每一列数据做运算：s_i,j-2×s_i-1,j+s_i+1,j；

其中，i＝2,3L M-1，j＝1,L N，得到数据矩阵S_L×N；其中，L＝M-2；

S3、得到二维稀疏结构数据矩阵P_sparse：利用同步正交匹配追踪算法，优化求解下式：

其中，S^T为雷达回波所述数据矩阵S_L×N的转置矩阵；

P为待求解的二维稀疏结构图矩阵；P_i,j表述矩阵第i行第j列的元素；Φ为稀疏观测矩阵；