[发明专利]单脉冲雷达弱小目标联合检测及状态估计方法

摘要

本发明公开了一种单脉冲雷达弱小目标联合检测及状态估计方法，包括步骤：对雷达回波进行预处理；滤波初始化；状态预测；状态更新；重要性重采样；重采样移动；状态估计。本发明同时获得了低信噪比条件下的目标检测与状态估计，实现了目标的准确检测以及幅度、多普勒和单脉冲比的稳定估计；本发明易于实现，实用性强，效果好，在单脉冲雷达弱小目标检测处理领域具有广阔的应用前景。

主权项

1.一种单脉冲雷达弱小目标联合检测及状态估计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤A.对雷达回波进行预处理：设目标的状态向量为其中为第k帧的多普勒频率，为第k帧和通道回波幅值，γ_k为第k帧目标的单脉冲比；f_d＝2v_r/λ，其中v_r为雷达与目标之间的径向速度，λ为载波波长；定义波束内目标存在变量为E_k且E_k∈{0,1}，0代表目标未出现，1代表目标出现，E_k为一个二态马尔可夫链，其状态转移矩阵其中P_b为目标新生概率，P_d为目标消亡概率；执行步骤A1～A2：步骤A1，对单脉冲雷达和通道接收回波和差通道接收回波进行加窗FFT处理，获得相参积累后的和差信号步骤A2，对相参积累后的信号取幅度作为观测数据，再从无杂波区中选择目标单元区间作为观测数据；步骤B.滤波初始化：执行步骤B1～B2：步骤B1，k＝0，生成Ns个粒子，其中Ns为滤波中使用的粒子个数；步骤B2，对按起始目标出现的概率进行0，1取值，如果按新生概率q_b(x₀|z₀)生成如果则未定义；步骤C.状态预测：执行步骤C1～C2：步骤C1，根据k‑1帧的粒子状态转移矩阵生成第k帧的粒子如果则未定义；如果则根据x_k+1＝x_k+v_k预测其中为对应的过程噪声向量，各分量均为零均值的高斯白噪声，v_k的协方差矩阵为其中分别为多普勒频率、和通道幅度、单脉冲对应起伏分量的方差；步骤C2，对于新生的粒子，根据q_b(x_k|z_k)生成步骤D.状态更新：执行步骤D1～D4：步骤D1，将先验概率密度作为重要性密度函数，将粒子的似然比作为未归一化权重，根据下式计算和通道与差通道的条件似然其中由计算得到；步骤D2，由根据下式计算和通道与差通道的联合条件似然步骤D3，根据下式计算粒子的对应权重：步骤D4，由下式计算粒子归一化权重：步骤E.重要性重采样：执行步骤E1～E2：步骤E1，利用系统重采样算法从粒子集中获得新的粒子集步骤E2，设定新粒子为原粒子的概率且为该粒子对应的权重，重采样之后每个粒子的归一化权重为1/Ns；步骤F.重采样移动：执行步骤F1～F4：步骤F1，定义建议分布由此建议分布对每个样本生成新的样本，新样本的根据获得，其余状态量保持不变；步骤F2，新的粒子根据进行判决以接受或者舍弃，如果新粒子的幅度保留；否则只有当时保留新粒子，其中U为0到1区间平均分布的随机数；步骤F3，定义建议分布qm(γ′k|γk)，由此建议分布对每个样本生成新的样本，新样本的单脉冲比γ′k根据γk获得，其余状态量保持不变；步骤F4，新的粒子根据再进行判决以确定接受或舍弃，如果T_γ′,γ＞1，新粒子的脉冲比γ′保留，否则只有当U＜T_γ′,γ时保留新粒子；步骤G.状态估计：执行步骤G1～G2：步骤G1，根据下式估计目标的后验存在概率步骤G2，将与设定的门限Th进行比较，如果则判定检测到目标，并通过下式估计状态：