[发明专利]一种基于GNSS的前向散射雷达回波参数提取方法

说明书

本发明公开一种基于GNSS的前向散射雷达回波参数提取方法，步骤1、前向散射信号提取；步骤2、利用平滑伪魏格纳‑维利分布的Rényi熵判断前向散射信号是否含有目标散射信号；步骤3、利用滑动窗口分析目标散射信号各信号段频域特征，判断目标穿越事件是否发生；步骤4、对穿越事件发生的信号段用更小滑动窗口逐段分析，计算滑动窗口内信号段时域统计特征值，提取最优信号；步骤5、用最优信号，进行目标穿越多普勒斜率估计；步骤6、用最优信号，进行目标穿越时刻估计。本发明可实现目标与基线相对位置关系初步判断；可实现前向散射雷达回波目标穿越多普勒斜率估计及目标穿越时刻估计；可推广到地面、海面、空中等平台前向散射雷达网。

技术领域

本发明涉及一种基于GNSS的前向散射雷达回波参数提取方法，尤其是指一种可实现目标最优信号选择、检测，准确估计目标穿越时刻及多普勒斜率的回波参数提取方法，属于雷达探测技术领域。

背景技术

基于全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)的外辐射源雷达具有全天时、全天候、全球覆盖及隐蔽性好等优势，主要缺陷是目标散射信号微弱，需使用长时间积累技术或高增益天线实现远距离目标探测。目标雷达截面积(Radar CrossSection,RCS)在前向散射区迅速增大的特性可有效弥补目标散射信号弱的问题，因此，将前向散射雷达(Forward Scatter Radar,FSR)与全球导航卫星系统相结合是一种可行的空中目标探测系统。

利用目标穿越基线时造成的信号遮挡现象可实现空中目标探测，针对基于GNSS的前向散射雷达信号提取流程已有研究(I.Suberviola,I.Mayordomo,andJ.Mendizabal.Experimental results of air target detection with a GPS forward-scattering radar[J].IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters,2012,9(1):47-51.【I.Suberviola,I.Mayordomo,and J.Mendizabal.GPS前向散射雷达空中目标探测实验结果[J].IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters,2012,9(1):47-51.】)，提取后的前向散射信号与线性调频(Linear Frequency Modulation,LFM)信号类似。目标与基线的相对位置关系会对处理后的前向散射信号参数值产生影响，通过估计前向散射信号参数，如多普勒斜率、穿越时刻等，可进一步实现运动目标参数估计。目标与基线相对位置关系可作为信号参数估计值是否可用的量度或运动参数估计误差补偿的参考。而目前少有将前向散射较优信号选取和信号参数估计相结合的流程设计工作，通过一种能初步识别目标与基线相对位置的方法，达到选取所需较优信号的目的，在较优信号的基础上实现参数估计，可有效提高参数估计值的可靠性。

为此，本发明提出一种基于GNSS的前向散射雷达回波参数提取方法，当获取了一段前向散射信号时，先通过信号检测方法判断当前是否含有目标信号，再利用时-频域统计特征判断目标与基线位置的关系并实现最优信号选择，最后基于最优信号实现多普勒斜率及目标穿越时刻估计。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于GNSS的前向散射雷达回波参数提取方法，具备使用简单、实时高效的特性，解决了前向散射回波参数提取流程设计的问题。

本发明基于接收机处理后的前向散射信号进行检测、最优信号选择、表征目标与基线相对位置关系的特征量计算、目标穿越时刻及多普勒斜率估计。该方法针对天基辐射源与接收机阵列连续覆盖的区域，通过有效的检测算法判断是否有目标出现在前向散射区，当有目标穿越基线时，通过目标前向散射回波的时-频域统计特征值实现目标与基线相对位置计算，利用提取的最优信号实现信号参数估计，包括多普勒斜率及目标穿越时刻等，为目标运动参数估计提供数据支撑。