进动目标结构参数提取方法_2

文档序号:9909652阅读:来源:国知局
进动角,同时大幅减小提取进动特征所需的观测时间。
【附图说明】
[0039] 图1是本发明的进动目标结构参数提取方法的进动目标模型图;
[0040] 图2是本发明的进动目标结构参数提取方法的第一流程图;
[0041 ]图3是本发明的进动目标结构参数提取方法的第二流程图。
【具体实施方式】
[0042]为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下参照附图并举出优选实 施例,对本发明进一步详细说明。然而,需要说明的是,说明书中列出的许多细节仅仅是为 了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解,即便没有这些特定的细节也可以 实现本发明的这些方面。
[0043] 现有技术中的进动目标结构参数提取方法多用于合作目标,其观测时间较长且误 差较大。
[0044] 针对上述技术问题,本发明提供了一种基于多雷达的进动目标结构参数提取方 法,能够以较小的误差精确提取合作/非合作目标的结构参数及进动角,同时大幅减小提取 进动特征所需的观测时间。
[0045] 图1是本发明的进动目标模型图。在本发明的优选实施例中,进动目标为圆锥目 标。〇2-XRyRZR构成了雷达坐标系,Oi-xjyjZj构成了进动轴坐标系;在进动轴坐标系中,以目标 进动中心为原点,目标进动轴为Xj轴,Zj轴在电磁波入射方向和Xj轴构成的平面内, Xj轴与yj 轴、W轴构成右手螺旋;由于存在攻角,故目标进动轴和目标速度方向并不一致。
[0046] 图1中的目标长度为L,底面半径为R,则目标半锥角ε = tarT1 (R/L),目标本体轴绕 进动轴以角速率ω、进动角Θ逆时针旋转,锥顶进动的初相角为%。在雷达坐标系中,雷达Ra 的视线与目标进动轴的夹角(进动轴视线角)为α,与本体轴的夹角(即雷达视线角)为τ。圆 锥目标锥顶到进动中心距离为1^,进动中心到锥底的距离为L 2,显然有LzU+Ls。根据散射 中心理论,当电磁波前向入射时,圆锥目标有三个强散射中心,分别为锥顶散射中,两 个锥底边缘散射中心P2和P3。
[0047] 在t时刻,进动中心与锥顶P1构成的单位矢量为:
[0048] (I ;1 P J - [cos Θ, sin Q cos(mt + φ0), sin + φ0)]
[0049] 雷达视线与进动中心构成的单位矢量为:
[0050] Ra0i= [cosa ,0 ,-sina,]
[0051] 则OiPi和Ra〇j^夹角即为雷达视线角,且易知:
[0052]
[0053]目标径向长度为在一维距离像中相距最远的两个散射中心在径向上的投影距离。 令进动中心为相位零点,f〇表示投影运算,则圆锥目标三个散射中心在雷达径向上的投影 位置分别为:
[0054] f ([Pi ,P2 ,P3]) = [Licosx ,-L2C0sT+Rsinx ,-L2C0sT-Rsinx]
[0055] 根据电磁散射理论,当雷达视线角大于目标半锥角时,散射中心P3受到遮挡而不 可见。而在一般情况下,由于受攻角影响,雷达视线角大于圆锥目标半锥角,故散射中心P 3 是难以被观测到的。则圆锥目标径向长度为散射中心P^I」P2径向投影距离:
[0056] f (Pi)-f (P2) =LicosT+L2C〇sT-Rsinx
[0057] =LcosT-Rsinx
[0058] 由于雷达视线角随时间变化,故径向长度亦是一个随时间变化的序列,令径向长 度为Len(t),则其满足以下方程组:
[0059]
[0060] 在实际应用中,R远小于L,则:
[0061 ] Ie?(〇 ?|lcos^cosa -£sin0smacos(ct)t+9>o)| 公式 13
[0062] 令li = Lcos9cosa,l2 = Lsin9sina,则:
[0063] Lcn(t) =1,-1, cos(ft?r + φ·.<) 公式 14
[0064] 其中ω可以通过窄带分析获得,上述方程的未知参数为li、l2、6
[0065] 至此得到了圆锥目标的径向长度理论公式及实际应用公式,在此基础上,本发明 提供了一种进动目标结构参数提取方法,如图2所示,包括:
[0066] S1.通过第一雷达的目标一维距离像获取第一雷达目标径向长度信息;通过第二 雷达的目标一维距离像获取第二雷达目标径向长度信息。
[0067]在本发明优选实施例中,步骤S1具体为:
[0068]通过第一雷达的目标一维距离像,利用最优路径法获取第一雷达目标径向长度信 息;通过第二雷达的目标一维距离像,利用最优路径法获取第二雷达目标径向长度信息。最 优路径法能够从目标一维距离像中有效提取目标径向长度信息,在强噪声环境中也能保证 较高的准确率。
[0069] S2.根据第一雷达目标径向长度信息计算第一雷达目标径向长度曲线;
[0070] 根据第二雷达目标径向长度信息计算第二雷达目标径向长度曲线。
[0071 ]在本发明优选实施例中,步骤S2具体包括:
[0072] S21.根据第一雷达目标径向长度信息,确定第一雷达目标径向长度曲线的参数 1η、112、φι的取值范围;根据第二雷达目标径向长度信息,确定第二雷达目标径向长度曲线 的参数121、122、,的取值范围。
[0073] S22.基于ln、l12、(pi的取值范围及精度要求,设置分别与ln、l12、q>i对应的取值间 隔,对ln、l12、%进行离散取值,生成1η、112、φι参数数组;上述111、1 12、((>1参数数组包含经 过离散取值后的所有?η、ι12、φι的组合,其中的任一数组皆为第一雷达目标径向长度曲线 的待定参数;
[0074] 并且,基于121、122、恥的取值范围及精度要求,设置分别与1 21、122、奶对应的取值 间隔,对121、122、_φ_?.进行离散取值,生成121、122、参数数组;上述121、122、_参数数组包含 经过离散取值后的所有1 21、122、φ2的组合,其中的任一数组皆为第二雷达目标径向长度曲 线的待定参数。
[0075] S23.利用第一雷达获取的目标径向长度信息、及公式6检验参数数组; 根据检测结果确定第一雷达目标径向长度曲线的参数;并
[0076] 利用第二雷达获取的目标径向长度信息、及公式7检验121、122、Φ2参数数组;根据 检测结果确定第二雷达目标径向长度曲线的参数;
[0077]
[0078]
[0079]公式6、公式7由前述公式14得到;
[0080]第一雷达获取的目标径向长度信息包括时间点tn"_t1P及与该时间点对应的目标 径向长度Len(tii)…Len(tip);
[0081] 第二雷达获取的目标径向长度信息包括时间点tyt2Q及与该时间点对应的目标 径向长度 Len(t2i)."Len(t2Q);P>l,Q>l,PEN,QeN〇
[0082] 在本发明优选实施例中,步骤S23具体包括:
[0083] S231.选取1ιι、1?2、Φ 1参数数组中任一数组,将tir"tip及该任一数组代入公式6, 得到P个运算结果;分别计算P个运算结果与Len(tn)…Len(t1P)的差值,得到 数数组中该任一数组的P个差值;
[0084] 并且,选取121、122、φ:2参数数组中任一数组,将t 2r"t2Q及该任一数组代入公式7, 得到Q个运算结果;分别计算Q个运算结果与Len(t 21)…Len(t2Q)的差值,得到121、122、φ 2参 数数组中该任一数组的Q个差值。
[0085] S232.比较参数数组中任一数组的Ρ个差值与第一阈值的大小,统计Ρ个 差值中小于第一阈值的差值数量,并将该差值数量作为ln、l 12、q>i参数数组中该任一数组 的合格数;第一阈值根据第一雷达精度要求设置;
[0086] 并且,比较121、122、吶参数数组中任一数组的Q个差值与第二阈值的大小,统计Q个 差值中小于第二阈值的差值数量,并将该差值数量作为121、122、Φ2参数数组中该任一数组 的合格数;第二阈值根据第二雷达精度要求设置。
[0087] S233.选取111、112、印1参数数组中合格数最大的数组,将该数组的参数作为第一雷 达目标径向长度曲线的参数;
[0088] 并且,选取121、122、中2参数数组中合格数最大的数组,将该数组的参数作为第二雷 达目标径向长度曲线的参数。
[0089]步骤S2利用曲线拟合的方法,通过广义Hough变换(GHT)准确地确定了第一雷达及 第二雷达的目标径向长度曲线。
[0090] 在本发明优选实施例中,通过广义Hough变换的另一种形式得到目标径向长度曲 线,步骤S23具体为:
[0091] S234.将1ιι、1?2、ψι参数数组中的每一数组逐行排列,生成a*3的1ιι、1?2、ψι参数矩
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