[发明专利]基于宽带雷达观测的空间章动目标参数估计方法

摘要

本发明公开了一种基于宽带雷达观测的空间章动目标参数估计方法，主要解决目标形状未知或散射中心位置未知的章动参数估计问题。其实现过程是，通过雷达获取空间章动目标的宽带回波序列；对此回波序列运动补偿后获得目标多个静态散射中心的高分辨径向距离序列并对其进行谱估计，得到锥旋角频率、自旋角频率和章动角频率的初始值；根据目标与雷达视线的几何方位图，建立目标的空间运动模型；对高分辨径向距离序列欧式三维重构得到欧式运动重构矩阵；根据欧式运动重构矩阵、空间运动模型和角频率初始值，采用迭代优化算法估计锥旋角频率、自旋角频率、章动角频率、摆动幅度、初始相位和摆动中心角。本发明估计性能好，可用于雷达空间目标识别。

主权项

1.一种基于宽带雷达观测的空间章动目标参数估计方法，包括如下步骤：1)通过雷达获取空间章动目标在观测过程中的宽带回波序列，并对此宽带回波序列进行轨道运动补偿，获得该目标多个静态散射中心的高分辨径向距离序列记为r_m，r_m是一个N×1的向量，其中N为章动目标静态散射中心的个数；由径向距离序列得到径向距离序列矩阵记为R，R=[r₁ r₂…r_m…r_M]，其中m=1，2，…，M，M为观测过程中的脉冲个数；2)对多个静态散射中心的高分辨径向距离序列进行谱估计，得到含有自旋信息和不含自旋信息的两类谱估计结果，再根据谱估计结果得到空间章动目标的锥旋角频率、章动角频率与自旋角频率的初始值；3)根据空间章动目标与雷达视线的几何方位图，建立章动目标的空间运动模型；4)利用多个静态散射中心的高分辨径向距离序列矩阵R及三维欧式重构算法，对目标空间运动进行三维欧式重构，得到雷达视角矩阵或目标旋转矩阵C的欧式重构矩阵这两个矩阵的关系表示为：其中O为正交旋转矩阵；5)根据雷达视角的三维欧式重构矩阵章动目标空间运动模型及锥旋角频率ω_C与章动角频率ω_N的初始值，用迭代法求解以下优化方程：s.t.o3o3T=1]]>得到锥旋角频率的估计值章动角频率的估计值摆动幅度的估计值初始相位的估计值摆动中心角的估计值雷达视线方位角的估计值雷达视线俯仰角的估计值及正交旋转矩阵O的第三行元素o₃，其中，该式表示第m个脉冲时刻，不存在自旋运动的重构信息与建立的目标运动模型进行匹配，通过调整锥旋角频率、章动角频率、摆动幅度、初始相位、摆动中心角、雷达视线方位角、雷达视线俯仰角及正交旋转矩阵O的第三行元素o₃，使模型匹配的误差最小，式中是欧式重构矩阵的第m列元素，T_pr是脉冲重复周期，||·||表示模值运算；6)根据雷达视角的三维欧式重构矩阵章动目标空间运动模型、自旋角频率ω_S的初始值和步骤5得到的计算参数，用迭代法求解以下优化方程：s.t.o1o1T=1,o3o1T=0]]>得到自旋角频率的估计值及正交旋转矩阵O的第一行元素o₁，其中，该式表示第m个脉冲时刻，存在自旋运动的重构信息与建立的目标运动模型进行匹配，通过调整自旋角频率及正交旋转矩阵O的第一行元素o₁，使模型匹配的误差最小。7)根据正交旋转矩阵O的第三行元素o₃与第一行元素o₁，通过式o₂＝o₁×o₃和O=o1To2To3TT,]]>得到正交旋转矩阵O，其中o₂为正交旋转矩阵O的第二行元素，表示o₁的转置矩阵。