[发明专利]基于多项式拟合的杂波背景下雷达噪声功率估计方法

摘要

本发明公开一种基于多项式拟合的杂波背景下雷达噪声功率估计方法，其主要思路为：确定机载雷达，所述机载雷达发射脉冲信号，并计算一个相干积累时间内M个脉冲时域采样后的M×N×L维雷达回波信号矩阵；分别计算一个相干积累时间内M个脉冲时域采样、P点离散傅里叶变换后的P×L维雷达回波信号功率矩阵Y，及滞后一个PRI后和滞后两个PRI后一个相干积累时间内M个脉冲时域采样、P点离散傅里叶变换后分别在N个阵元、L个距离单元处接收的P×L维雷达回波信号功率矩阵Y'和Y"；进而计算排序后一个相干积累时间内M个脉冲时域采样、P点离散傅里叶变换后的PL×1维雷达回波信号矩阵Z'；然后计算Z'中元素在二维实数坐标下的拟合曲线，进而计算得到基于多项式拟合的杂波背景下机载雷达噪声功率。

主权项

1.一种基于多项式拟合的杂波背景下雷达噪声功率估计方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，确定机载雷达，所述机载雷达发射脉冲信号，且机载雷达发射脉冲信号的脉冲重复时间间隔为PRI，机载雷达发射脉冲信号的脉冲宽度为T_p，机载雷达发射脉冲信号的脉冲重复频率为PRF；机载雷达的天线阵面的阵元个数为N，机载雷达在一个相干积累周期内的脉冲数为M，机载雷达的最大不模糊距离单元个数为L，并计算得到一个相干积累时间内M个脉冲时域采样后的M×N×L维雷达回波信号矩阵X；步骤2，分别计算得到滞后一个脉冲重复时间间隔后一个相干积累时间内M个脉冲时域采样后在N个阵元、L个距离单元处接收的M×N×L维雷达回波信号矩阵X′和滞后两个脉冲重复时间间隔后一个相干积累时间内M个脉冲时域采样后在N个阵元、L个距离单元处接收的M×N×L维雷达回波信号矩阵X″；步骤3，根据一个相干积累时间内M个脉冲时域采样后的M×N×L维雷达回波信号矩阵X和滞后一个脉冲重复时间间隔后一个相干积累时间内M个脉冲时域采样后在N个阵元、L个距离单元处接收的M×N×L维雷达回波信号矩阵X′，以及滞后两个脉冲重复时间间隔后一个相干积累时间内M个脉冲时域采样后在N个阵元、L个距离单元处接收的M×N×L维雷达回波信号矩阵X″，分别计算得到一个相干积累时间内M个脉冲时域采样、P点离散傅里叶变换后的P×L维雷达回波信号功率矩阵Y和滞后一个脉冲重复时间间隔后一个相干积累时间内M个脉冲时域采样、P点离散傅里叶变换后在N个阵元、L个距离单元处接收的P×L维雷达回波信号功率矩阵Y′，以及滞后两个脉冲重复时间间隔后一个相干积累时间内M个脉冲时域采样、P点离散傅里叶变换后在N个阵元、L个距离单元处接收的P×L维雷达回波信号功率矩阵Y″；其中，P表示离散傅里叶变换的点数，L表示机载雷达的最大不模糊距离单元个数；步骤4，对所述一个相干积累时间内M个脉冲时域采样、P点离散傅里叶变换后的P×L维雷达回波信号功率矩阵Y和滞后一个脉冲重复时间间隔后一个相干积累时间内M个脉冲时域采样、P点离散傅里叶变换后在N个阵元、L个距离单元处接收的P×L维雷达回波信号功率矩阵Y′，以及滞后两个脉冲重复时间间隔后一个相干积累时间内M个脉冲时域采样、P点离散傅里叶变换后在N个阵元、L个距离单元处接收的P×L维雷达回波信号功率矩阵Y″进行抑制主杂波处理，得到抑制主杂波处理后一个相干积累时间内M个脉冲时域采样、P点离散傅里叶变换后的P×L维雷达回波信号矩阵Z，进而计算排序后一个相干积累时间内M个脉冲时域采样、P点离散傅里叶变换后的PL×1维雷达回波信号矩阵Z′；步骤5，根据排序后一个相干积累时间内M个脉冲时域采样、P点离散傅里叶变换后的PL×1维雷达回波信号矩阵Z′，计算得到基于最小二乘的排序后一个相干积累时间内M个脉冲时域采样、P点离散傅里叶变换后的PL×1维雷达回波信号矩阵Z′中元素在二维实数坐标下的拟合曲线；步骤5的过程为：将排序后一个相干积累时间内M个脉冲时域采样、P点离散傅里叶变换后的PL×1维雷达回波信号矩阵Z′置于二维实数坐标系中，得到二维实数坐标系中的PL个点，其中第f个点在二维实数坐标系中的横坐标为f，第f个点在二维实数坐标系中的纵坐标为z′f，f＝1，2，…，PL；设定所述二维实数坐标系中的PL个点都在一条满足多项式关系的曲线上，即对于矩阵Z′中的任意位置k处的元素z′k，k＝1，2，…，PL，元素z′k在所述曲线上满足如下关系：F(zk)＝θ0+θ1(k)2+···+θw(k)w‑1···+θW(k)W‑1其中，F(zk)表示元素z′k对应的待求解的多项式，θ0，θ1，…θW分别表示元素z′k对应的待求解的多项式中每一项的系数；θw表示z′k对应的待求解的多项式中阶数为w的项的系数，w表示z′k对应的待求解的多项式中每一项的阶数，w＝0，1，…，W‑1，W表示z′k对应的待求解的多项式包含的阶数；z′k表示排序后一个相干积累时间内M个脉冲时域采样、P点离散傅里叶变换后的PL×1维雷达回波信号矩阵Z′中位置k处的元素；令k分别取1至PL，得到元素z′1对应的待求解的多项式F(z′1)至元素z′PL对应的待求解的多项式F(z′PL)，记为PL个待求解的多项式，并分别计算得到P×L维阶数矩阵K和PL个待求解的多项式的W×1维系数矩阵θ，其表达式分别为：Z′＝Kθ的展开表达式为：然后使用线性最小二乘计算PL个待求解的多项式的W×1维系数矩阵θ的估计值其表达式为：进而分别得到PL个待求解的多项式的W×1维系数矩阵θ的估计值中W个系数估计值并计算得到基于最小二乘的排序后一个相干积累时间内M个脉冲时域采样、P点离散傅里叶变换后的PL×1维雷达回波信号矩阵Z′中元素在二维实数坐标下的拟合曲线f＝F(k)，k的取值范围是1≤k≤PL;步骤6，求解基于最小二乘的排序后一个相干积累时间内M个脉冲时域采样、P点离散傅里叶变换后的PL×1维雷达回波信号矩阵Z′中元素在二维实数坐标下的拟合曲线的斜率，找到斜率最小值点，将所述斜率最小值点对应的功率值，作为基于多项式拟合的杂波背景下机载雷达噪声功率。