[发明专利]基于多扫描递归的海杂波多普勒偏移和带宽估计方法

说明书

本发明公开了一种基于多扫描递归的海杂波多普勒偏移和带宽估计方法，其步骤是：首先，第一次估计多普勒偏移与带宽，将记录的归一化多普勒幅度谱作为递归估计的第一组数据；其次，获取当前扫描周期的回波数据的归一化多普勒幅度谱，添加遗忘因子并结合记录的前一个扫描周期的回波数据的递归的归一化多普勒幅度谱，获取当前扫描周期的回波数据的递归的归一化多普勒幅度谱；最后，对当前扫描周期的回波数据进行多普勒偏移与带宽的递归估计，直到雷达工作停止，完成多普勒偏移与带宽的多扫描递归估计。本发明相比于单扫描周期回波数据的估计方法，具有更低的估计误差。

技术领域

本发明属于通信处理技术领域，更进一步涉及雷达信号处理技术领域中的一种基于多扫描递归的海杂波多普勒偏移和带宽估计方法。本发明可用于对机载雷达或者岸地雷达的实测数据，估计海杂波的多普勒偏移和带宽。

背景技术

海杂波背景下的目标检测技术是雷达应用技术中一个至关重要的研究方向，在军事和民用领域得到普遍应用。因为海杂波的大场景特殊性，对海模式的雷达采用波数扫描的方式监视大范围区域，为了提高目标检测的效率，要求波束驻留时间短。同时，复杂的海洋环境和多变的气象条件，海杂波的特性会随着空间位置(距离-方位)变化。这都将导致统计特性一致的空间样本数目不足。在一定程度下无法满足雷达系统的需求，因此，需要一种能够应用于多扫描周期回波数据联合估计海杂波的多普勒偏移和带宽的稳健估计方法，保证目标检测的基本要求。

李刚，许稼，彭应宁，夏香根在其发表的论文“一种稳健的机载雷达杂波多普勒参数估计方法”([J].电子与信息学报.2007,12)中公开了一种以杂波多普勒分布(DDC)模型为基础的稳健的机载雷达杂波多普勒参数估计方法。该方法基于杂波多普勒分布(DDC)模型，利用“多点源”近似估计多普勒参数。该方法存在的不足之处是，在样本数目包含信息少的情况下，估计方法鲁棒性差，估计误差大。

上海交通大学在其申请的专利文献“一种基于循环累积的多普勒频偏估计方法”(专利申请号201410049077.8，授权公告号CN 103795676 A)中一种基于循环累积的多普勒频偏估计方法。该方法首先计算出接收信号的整数频偏和小数频偏，然后与前一时刻的对应频偏值进行比较，采用黄金分割法重新计算频率偏移量，直至算法收敛，从而得到最优的频偏估计值。该方法存在的不足之处是，黄金分割算法运算量比较大，算法收敛速度慢效率低。

发明内容

本发明的目的是针对上述已有技术的不足，提出一种海杂波多普勒偏移和带宽的多扫描递归估计方法。以解决现有技术利用单扫描周期的回波数据进行多普勒偏移与带宽时精度差的问题，提高后续海杂波背景下目标检测的性能。

实现本发明目的的基本思路是：首先第一次估计多普勒偏移与带宽，得到递归估计的第一组数据，然后获取当前扫描周期的回波数据的归一化多普勒幅度谱，结合前一个扫描周期回波数据的递归的归一化多普勒幅度谱，得到当前扫描周期的递归的归一化多普勒幅度谱，最后对当前扫描周期的回波数据进行多普勒偏移与带宽的递归估计。

为了实现上述目的，本发明的具体实现步骤如下：

(1)实时接收雷达数据：

雷达接收机实时接收包含脉冲-距离-波位的三维回波数据，三维回波数据中包含M×N个分辨单元，其中，M表示三维回波数据中距离维的距离门数，N表示三维回波数据中波位维的波位数；

(2)第一次估计多普勒偏移与带宽：

(2a)对雷达接收的第一个扫描周期的回波数据中包含的M×N个分辨单元进行分块，每5个分辨单元构成一个数据块；

(2b)从所有的数据块中选取一个未选取过的数据块；

(2c)利用归一化多普勒幅度谱计算公式，计算所选块数据的归一化多普勒幅度谱；

(2d)按照下式，计算所选块数据的多普勒偏移：