[发明专利]一种基于瞬时自相关矩阵稀疏分解的OTHR机动目标参数估计方法

摘要

本发明公开了一种基于瞬时自相关矩阵稀疏分解的OTHR机动目标参数估计方法，属于雷达技术领域。本发明针对天波雷达机动目标参数估计的两个问题：相差积累时间长，因而导致机动目标频谱扩展严重；波束覆盖范围大，通常同时存在多个机动目标，提出了一种基于瞬时自相关矩阵的稀疏矩阵分解的天波雷达机动目标检测新方法，该方法首先对回波进行瞬时自相关变换，然后对瞬时自相关矩阵进行交叉项抑制，再对瞬时自相关矩阵进行稀疏分解，最后对分解后的稀疏矩阵进行Hough变换得到信号的瞬时频率，从而估计目标运动参数。本发明与现有的OTHR机动目标参数估计方法方法相比，其参数估计精度高，尤其在‑13dB信噪比条件下仍能检测出目标，并且能同时检测多个目标。

主权项

一种基于瞬时自相关矩阵稀疏分解的天波超视距雷达OTHR机动目标参数估计方法，其特征在于，包括下列步骤：步骤1：对采样的回波信号进行海杂波抑制处理；步骤2：基于海杂波抑制后的回波信号构造大小为N×N的瞬时自相关矩阵D：若机动目标数为1，则基于下述方式构造瞬时自相关矩阵D：根据第n+m个和第n‑m个采样点的回波信号y(n+m)和y(n‑m)的值，设置矩阵D的第m+1行第n列的元素值D(m+1,n)为：其中信号采样点标识符n＝1,2,…N，N为采样点数，m＝{‑τ,‑τ+1,…,τ}，τ＝min(n‑1,N‑n)，上标符号(·)T表示矩阵转置；并矩阵D中非D(m+1,n)的元素的值设置为0；若机动目标数大于1，则基于下述方式构造瞬时自相关矩阵D：根据公式设置矩阵D的第m+1行第n列的元素值D(m+1,n)为：D(m+1,n)＝g(θ)h(m)y(n‑θ+m)y(n‑θ‑m)，其中y(·)表示对应采样点的回波信号，g(θ)、h(m)为平滑函数：g(θ)＝0.5‑0.5*cos(2*π*θ/α),h(m)＝0.5‑0.5*cos(2*π*m/β),并将矩阵D中非D(m+1,n)的元素的值设置为0；步骤3：根据公式minA,E||A||*+λ||E||1，s.t D＝A+E对瞬时自相关矩阵D进行稀疏和低秩分解，得到低秩矩阵A和稀疏矩阵E，其中||·||*表示矩阵的核范数，||·||1表示矩阵的L1范数，λ表示权衡稀疏性和低秩性的参数，且λ＞0；步骤4：对矩阵E做霍夫变换，基于变换域上的峰值位置(ρ0,θ0)计算对应机动目标的运动参数v1和v2：其中v1表示速度，v2表示加速度，ρ0表示距离，θ0表示角度，ΔT表示脉冲重复周期，