[发明专利]一种基于超分辨目标跟踪的微多普勒特征提取方法

说明书

本发明公开了一种基于超分辨目标跟踪的微多普勒特征提取方法，其步骤如下，S1：获取宽带雷达回波，在时域采用超分辨算法测距，对目标一维距离像进行超分辨处理；S2：通过时频分析方法估计目标瞬时多普勒频率，从而获得瞬时速度，并对目标平动速度进行补偿，提取微动多普勒频移分量，计算微动速度；S3：将S2中提取得到的微动速度引入到目标跟踪流程中，构造伪量测，进行序贯滤波，得到更精确的微动航迹；S4：获取目标微动航迹，更新待估计的微动参数。本发明的优点在于将目标跟踪算法与微多普勒特征提取过程结合，利用多普勒量测信息提高目标跟踪精度，并获得高质量微动曲线，从而获得更精准的微动参数估计。

技术领域

本发明涉及雷达信号处理领域，具体为一种基于超分辨目标跟踪的微多普勒特征提取方法。

背景技术

雷达向运动目标发射电磁信号，目标相对雷达存在径向运动，雷达回波久会产生频移；除主体移动外，如果目标或目标的任何结构部件在雷达视线方向存在摆动、振动或转动等微动，则这种微动将在回波信号上引起附加的频率调制，并在主体移动产生的多普勒偏移频率附近产生边频，V.C.Chen将这种附加的多普勒调制定义为微多普勒效应。

对于微多普勒特征的提取问题近些年已有大量研究成果，然而现有的微多普勒特征提取方法只在频域对微动特征进行分析，并基于时频图提取微多普勒曲线，忽略了目标微动的时域特征。而由于目标的微动相比于目标主体的平动较为微弱，在时域难以对其微动幅度进行精确估计，因此成为了研究中的难点。

发明内容

为解决上述问题，本发明采用的技术方案如下：

一种基于超分辨目标跟踪的微多普勒特征提取方法，包括以下步骤：

步骤一、获取宽带雷达目标回波，对所述目标回波内的脉冲进行采样，获取若干所述脉冲之间的一维距离向数据并根据所述脉冲之间的一维距离向数据构造距离维协方差矩阵R_r；

步骤二、对所述距离维协方差矩阵R_r进行特征值分解，依据特征值选定策略选择出选定特征值，并将所述选定特征值对应的特征向量构成噪声子空间G_noise，设定一拟定信号向量r(τ_i)，依据谱峰搜索策略将与所述噪声子空间G_noise内的特征向量匹配度最小的信号向量定义为微动信号向量；

步骤三、获取所述微动信号向量相对应的回波延时，回波延时和目标散射点径向距离的关系为：

根据所述公式一和微动信号向量的回波延时计算出目标散射点的距离信息，并根据所述距离信息生成第一目标微动航迹；

步骤四、对步骤二得到的所述微动信号向量做时频变换处理，计算出所述目标散射点的微动速度信息；

所述步骤四包括根据平动频率估计策略生成平动补偿频率f_u，根据所述微动信号向量计算出所对应的瞬时频率f_m，并将所述瞬时频率与所述平动补偿频率进行叠加生成微动频率f_d，即f_d＝f_m+f_u，根据公式二对所述微动频率f_d做时频变换处理，计算出所述目标散射点的微动速度信息，

通过时频变换计算出所述目标散射点的微动速度信息，并将提取得到的微多普勒速度引入第一目标微动航迹，进一步精确目标的微动航迹，并且将微多普勒速度引入卡尔曼滤波，并构造伪量测，进行序贯滤波，进一步精确目标位置，序贯滤波算法引入微多普勒特征提取过程中，利用多普勒量测信息提高目标的跟踪精度的同时获得高质量微动曲线，从而获得更精准的微动参数估计。

步骤五、根据所述目标散射点的微动速度信息对所述第一目标微动航迹进行参数优化并生成第二微动航迹。