[发明专利]基于加权最小二乘的雷达目标RCS的预测方法

摘要

本发明提出了一种基于加权最小二乘的雷达目标RCS的预测方法，以在样本数较少时实现对雷达目标RCS的有效预测。实现步骤为：获取目标的航迹位置参数和目标观测值回波幅度；计算各个观测时刻雷达相对于目标的入射角度θ_k；设定目标回波幅度阈值δ，并获取目标回波相关性判决条件；计算k+1时刻雷达相对于目标的入射角度估计值获取N个有效目标回波幅度t(k)；判断N是否大于等于给定加权最小二乘多项式阶数M；获取加权最小二乘多项式系数矩阵X和k+1时刻目标回波幅度的估计值及雷达目标RCS的预测值。本发明实现了在样本数较少的情况下对雷达目标RCS的有效预测，可用于雷达技术领域。

主权项

1.一种基于加权最小二乘的雷达目标RCS的预测方法，包括如下步骤：(1)获取目标的航迹位置参数和目标观测值回波幅度：(1a)在雷达与目标运动直线构成的平面内，建立以雷达为中心的二维坐标系，并获取各个观测时刻目标航迹位置参数x_k和y_k，其中，k表示雷达观测时刻；(1b)利用目标检测算法，对各个观测时刻的雷达回波进行检测，得到各个观测时刻的目标回波幅度(2)计算各个观测时刻雷达相对于目标的入射角度θ_k：根据目标航迹位置参数x_k和y_k，计算目标在平动状态下各个观测时刻雷达相对于目标的入射角度θ_k；(3)设定目标回波幅度阈值δ，并获取目标回波相关性判决条件：(3a)设定目标回波幅度阈值δ；(3b)建立目标散射模型，根据不同入射角度目标回波的相关系数，获取目标回波相关性判决条件：f_c(θ_k‑θ_i)d/c≤ξ/2其中，f_c表示雷达载频，(θ_k‑θ_i)表示第i个观测时刻与第k个观测时刻的角度间隔，f_c(θ_k‑θ_i)表示等效频率间隔，d表示目标尺寸，c表示光速，ξ表示紧度因子；(4)计算k+1时刻雷达相对于目标的入射角度估计值(4a)根据目标运动方程，计算目标在k+1时刻的位置估计值和(4b)根据目标在k+1时刻的位置估计值和计算k+1时刻雷达相对于目标的入射角估计值(5)获取N个有效目标回波幅度t(k)：给定最大选择样本数参数N_max，并选择k时刻之前大于目标回波幅度阈值δ，且满足目标回波相关性条件的N个目标回波幅度作为有效目标回波幅度t(k)，其中，N＝min{N N_max}；(6)给定加权最小二乘多项式阶数M，并判断N是否大于等于M，若是，执行步骤(7)，否则，执行步骤(4)；(7)获取加权最小二乘多项式系数矩阵X：(7a)构造M阶加权最小二乘多项式g(θ)：g(θ)＝a₀+a₁θ+…+a_M‑1θ^M‑1其中，a₀,a₁,…,a_M‑1为加权最小二乘多项式各项的系数；θ表示雷达相对于目标的入射角度，g(θ)表示雷达相对于目标的入射角度为θ时对应的目标回波幅度；(7b)设定N个有效目标回波幅度t(k)对应不同加权权值为w_k，根据加权最小二乘法，计算加权最小二乘多项式系数矩阵X：X＝[a₀ a₁ … a_M‑1]，其中，X的计算方法为：将N个有效目标回波幅度t(k)以及对应雷达相对于目标的入射角度θ组成的样本点带入加权最小二乘多项式中，得N个方程：写成矩阵形式：AX＝t，对其进行最小二乘加权，得到正规方程组矩阵形式为：A^TWAX＝A^TWt，对其左乘(A^TWA)^‑1，即可得到加权最小二乘的系数矩阵为：X＝(A^TWA)^‑1A^TWt其中，A为N×M的矩阵，其第n行第m列的元素为n＝1,2...N，m＝1,2...M，W表示N×N的对角矩阵且第ii个对角元素为w_ii，ii＝1,2...N，矩阵t为一个N维列向量且第jj个元素为[t]_jj＝t(k‑jj+1)，jj＝1,2...N，T为矩阵转置，(·)^‑1为矩阵求逆；(8)获取k+1时刻目标回波幅度的估计值将加权最小二乘多项式系数矩阵X和k+1时刻雷达相对于目标的入射角度带入加权最小二乘多项式g(θ)中，得到k+1时刻目标回波幅度的估计值(9)获取雷达目标RCS的预测值：对目标回波幅度估计值取模并平方，得到目标RCS的预测值。