一种宽带复合双基地雷达锥体目标物理尺寸估计方法
【技术领域】：
[0001] 本发明涉及一种宽带复合双基地雷达锥体目标物理尺寸估计方法一一它基于电 磁散射理论、参数估计方法获得锥体目标物理尺寸(高度和底面半径）。属于雷达目标特性
技术领域。
【背景技术】：
[0002] 复合双基地雷达指在现有单基地雷达基础上增加一个接收站，构成两个视角同时 观测的雷达系统，即T/R-R双基地雷达。一个无源接收机的成本比一部完整的雷达低很多， 而获得的收益很大，无源接收机本身具有反隐身、抗干扰等潜在优势，而通过两个视角观测 的信息融合，能获得更加丰富、稳定的目标信息，从而提升现有雷达的目标识别能力。
[0003] 宽带雷达能获得目标的一维距离像、二维逆合成孔径雷达(ISAR)像、三维ISAR像， 一维距离像长度被用于目标的识别，但是一维距离像长度仅是目标在雷达视线上的投影， 姿态敏感性太强，稳定性较差;从ISAR像能够获得较为稳定的结构特征，但仍然受目标姿态 的影响。空间目标通常为锥形结构或锥柱结合体，具有典型的对称结构，且空间目标除质心 平动外还存在绕质心运动（即进动、章动等微运动），目前，研究者们所关注的特征主要包括 结构特征(形状、尺寸等)和微动特征。目标的结构特征主要通过一维距离像、二维ISAR像， 三维ISAR像获得。而通过一维距离像、二维ISAR和三维ISAR获取目标结构特征，特别是物理 尺寸，通常需要知道目标的微动特征，如进动角速度、进动角等，但是这些参数的估计通常 又需要知道目标的结构特征，这就构成了一个循环难题。本发明提出采用宽带复合双基地 雷达联合观测，仅单次照射便可获得该类目标的物理尺寸（高度和底面半径），不需要知道 目标的微动参数，就能快速获得目标的稳定特征。
【发明内容】
：
[0004] 本发明的目的在于针对现有单基地雷达难以获得锥体目标物理尺寸的难题，提出 一种宽带复合双基地雷达锥体目标物理尺寸估计方法。该方法通过T/R-R复合双基地雷达 同时观测获得的两个视角的一维距离像，利用锥形目标的散射中心位置以及其对称特性， 建立联合方程组，通过求解方程组获得锥体目标高度和底面半径，物理意义明确。
[0005] 实现本发明的技术方案是，首先建立宽带T/R-R复合双基地雷达锥体目标成像模 型，通过T/R-R复合双基地雷达同时获得单/双基地一维距离像，并分别提取锥体目标对应 的单/双基地散射中心位置，利用锥体目标对称特性先分别估计中间变量，然后结合双基地 几何配置构建联合方程组，通过方程组求解获得锥体目标高度和底面半径。
[0006] 本发明一种宽带复合双基地雷达锥体目标物理尺寸估计方法，该方法的具体步骤 如下：
[0007] 步骤一:建立复合双基地雷达观测模型
[0008] 以锥体目标底面中心为原点建立直角坐标系，根据目标对称特性设定观测的单/ 双基地散射中心位置，即获得单/双基地一维距离像雷达观测模型。
[0009] 步骤二:获取单/双基地一维距离像
[0010] 对运动补偿后的目标回波进行处理，采用超分辨方法获得单/双基地一维距离像。 [0011]步骤三:提取单/双基地散射中心位置
[0012]采用峰值检测法提取单/双基地一维距离像中的散射中心，分别构建方程组。
[0013]根据单基地一维距离像提取目标三个散射中心位置参数为（Δ i，Δ 2，Δ 3)，可获得 三个方程，
[0014]
⑴
[0015]上述式中的符号分别说明如下：
[0016] RT为T/R站与目标质心的距离，1为锥体底面半径，h为锥体高度，βτ为T/R站俯仰角， Δ 1，Δ 2, Δ 3分别为散射中心C、B、A对应的距尚。
[0017] 根据双基一维距离像提取目标三个散射中心位置参数为（Δ4, Δ5, Δ6)，可获得三 个方程：
[0018]
(2)
[0019] 上述式中的符号分别说明如下：
[0020] Rr分别为R站与目标质心的距离，外为T/R站视线与散射中心D位置矢量间的夹角 ZD0T，f^^R站视线与散射中心D位置矢量间的夹角ZD0R，Δ4, Δ5,八6分别为散射中心D、 Ε、Α对应的双基地距离。
[0021 ]步骤四：利用目标对称结构求解中间变量
[0022] 锥体目标底面边缘散射中心具有对称性，据此可以抵消掉一些参数，从而求解出 一些中间变量。利用锥体目标对称结构，分别求解中间变量(Τι，T 2，T3，T4)如下所示：
[0023]
(3)
[0024]式中的符号说明如下：
[0025] ?\，Τ2，Τ3，Τ4分别为四个中间变量。
[0026] 于是，可以得到四个方程：
[0027]
(4)
[0028] 步骤五:利用跟踪数据估计双基地角
[0029]先通过跟踪获得目标与发射站、接收站间的距离;然后利用三角关系获得双基地 角估计值，从而获得一个由空间角度关系确定的辅助方程。该方程是：
[0030] cos0 = sinaRcos0TC〇s0R+sin0Tsin0R (5)
[0031] 式中的符号说明如下：
[0032] β为双基地角，aR和分别为R站视线的方位和俯仰角。
[0033] 步骤六:联合求解锥体高度和底面半径
[0034] 联合步骤四和步骤五中的方程(4)(5)，可求解得到锥体高度和底面半径。
[0035]该底面半径为：
[0036]
(6)
[0037]该锥体高度为：
[0038]
(7)
[0039] 式中的符号说明如下：|分别为底面半径和锥体高度估计值。
[0040] 步骤七:连续观测求平均值
[0041 ]通过连续观测，多次估计后统计平均，可获得更高的估计精度。
[0042] 采用本发明可取得以下技术效果
[0043] 1、本发明通过增加一个低成本的接收机，克服了现有单基地雷达观测信息不全， 难以在短时间内获得目标物理尺寸的局限，方法简单实用；
[0044] 2、本发明直接获得的是目标物理尺寸，不受目标姿态的影响，特征稳定；
[0045] 3、本发明通过单次照射即可获得目标的物理尺寸，估计速度快，有利于快速微动 目标的特征提取。
【附图说明】
[0046] 图1为本发明的总体流程图。
[0047] 图2为本发明建立的锥体目标双基地观测模型。
[0048]图3a为本发明获取的单基地一维距离像。
[0049]图3b为本发明获取的双基地一维距离像。
[0050]图4a为本发明获得的底面半径误差图。
[0051]图4b为本发明获得的高度估计误差图。
[0052] 图中符号说明如下：
[0053] 0为坐标原点，A为锥顶对应的散射中心，B、C为TR站观测的底面边沿散射中心，D、E 为R站观测的散射中心，Rt为T/R站与目标质心的距离，1为锥体底面半径，h为锥体高度，βτ为 T/R站俯仰角，Rr分别为R站与目标质心的距离，β为双基地角，aR和&分别为R站视线的方位 和俯仰角。
【具体实施方式】
[0054]图1是本发明的总体流程图。为了更好地理解本发明的技术方案，以下结合附图对 本发明的实施方式作进一步描述。
[0055] 步骤一:建立锥体目标双基地观测模型
[0056] 如图2所示，单基地雷达T/R站位于Tx，双基地接收站R位于Rx，旋转对称锥体目标的 高度和底面半径分别为h和1，其后向散射特性主要由三个散射中心(A，B，C)贡献，B，C为T/R 站视线与目标轴构成的平面与圆锥底面边缘的交点，而锥体目标双基地散射特性主要由三 个散射中心(A，D，E)贡献，D，E为双基地角平分线与目标轴构成的平面与圆锥底面边缘的交 点，双基地角表示为β，Z DOT表示为御，角Z D0R表示为％。
[0057]步骤二:对运动补偿完成后的目标回波采用超分辨方法获得单/双基地一维距离 像
[0058]现有宽带雷达多采用宽-窄信号交替发射的模式工作，窄带信号