[发明专利]单脉冲雷达弱小目标联合检测及状态估计方法

说明书

本发明公开了一种单脉冲雷达弱小目标联合检测及状态估计方法，包括步骤：对雷达回波进行预处理；滤波初始化；状态预测；状态更新；重要性重采样；重采样移动；状态估计。本发明同时获得了低信噪比条件下的目标检测与状态估计，实现了目标的准确检测以及幅度、多普勒和单脉冲比的稳定估计；本发明易于实现，实用性强，效果好，在单脉冲雷达弱小目标检测处理领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于雷达信号处理领域，特别涉及一种单脉冲雷达弱小目标联合检测及状态估计方法。

背景技术

隐身飞机和巡航导弹的迅猛发展使得对低信噪比目标进行检测和跟踪的需求日益加剧。由于有限的电磁容量和天线孔径，这种需求对雷达导引头来说尤其紧迫。在雷达导引头早期搜索阶段，一般采用高重频脉冲多普勒体制，它可以为迎头目标提供仅含热噪声背景的检测。相干处理之后一般采用非相干积累和二进制积累来提升检测性能。但雷达数据率和目标的未知运动限制了相干积累间隔、非相干积累和二进制积累的时间。

单脉冲作为一种在跟踪雷达中广泛应用的测角技术，可以用于对目标方位和俯仰角的精确测量，但是在低信噪比下，由于目标检测的困难，单脉冲系统的估计能量较差，导致雷达导引头的制导性能下降严重。

发明内容

本发明的目的在于，针对上述现有技术的不足，提供一种基于和差通道粒子TBD的单脉冲雷达弱小目标联合检测及状态估计方法，解决了低信噪比条件下目标检测以及角度估计问题，实现了目标的准确检测以及幅度、多普勒和单脉冲比的稳定估计。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种单脉冲雷达弱小目标联合检测及状态估计方法，其特点是包括以下步骤：

步骤A.对雷达回波进行预处理：

设目标的状态向量为其中为第k帧的多普勒频率，为第k帧和通道回波幅值，γ_k为第k帧目标的单脉冲比；f_d＝2v_r/λ，其中v_r为雷达与目标之间的径向速度，λ为载波波长；定义波束内目标存在变量为E_k且E_k∈{0,1}，0代表目标未出现，1代表目标出现，E_k为一个二态马尔可夫链，其状态转移矩阵其中P_b为目标新生概率，P_d为目标消亡概率；执行步骤A1～A2：

步骤A1，对单脉冲雷达和通道接收回波和差通道接收回波进行加窗FFT处理，获得相参积累后的和差信号

步骤A2，对相参积累后的信号取幅度作为观测数据，再从无杂波区中选择目标单元区间作为观测数据；

步骤B.滤波初始化：执行步骤B1～B2：

步骤B1，k＝0，生成N_s个粒子，其中N_s为滤波中使用的粒子个数；

步骤B2，对按起始目标出现的概率进行0，1取值，如果按新生概率q_b(x₀|z₀)生成如果则未定义；

步骤C.状态预测：执行步骤C1～C2：

步骤C1，根据k-1帧的粒子状态转移矩阵生成第k帧的粒子如果则未定义；如果则根据x_k+1＝x_k+v_k预测其中为对应的过程噪声向量，各分量均为零均值的高斯白噪声，v_k的协方差矩阵为其中分别为多普勒频率、和通道幅度、单脉冲对应起伏分量的方差；

步骤C2，对于新生的粒子，根据q_b(x_k|z_k)生成

步骤D.状态更新：执行步骤D1～D4：