[发明专利]一种基于微波光子信号和改进粒子群的电磁参数估计方法

说明书

本发明提供了一种基于微波光子信号和改进粒子群的电磁参数估计方法，通过获取目标散射中心的属性散射中心模型；使用极坐标算法对属性散射中心模型进行两维解耦，获得两维波数解耦模型；基于两维波数解耦模型，构造表征字典，基于改进的粒子群优化算法以及CLEAN算法对待估计参数进行估计，确定待估计参数值；基于待估计参数值，确定目标散射中心的二维图像。通过本发明的参数估计方法，可实现跨谱段、大转角条件下，从目标回波的频率角度依赖性中提取几何电磁特征的问题，提高预估出的散射中心二维图像质量。

技术领域

本发明属于雷达信号处理技术领域，具体涉及一种基于微波光子信号和改进粒子群的电磁参数估计方法。

背景技术

雷达目标电磁散射特性的准确预估及解译在军事领域具有非常重要的意义。微波光子技术使雷达具备了收发和处理跨谱段大带宽信号的能力，极大提升了目标的频率响应的测量范围，为目标回波频率依赖性的提取提供了可能性，从而有助于更好地实现基于回波数据的目标电磁特性预估。

电磁散射特征提取可以通过估计散射中心参数化模型的参数实现，即将散射中心电磁特征提取问题等价为电磁参数估计问题进行研究。高效、精确地提取目标频率、角度依赖特性是实现基于目标电磁特性目标识别分类的基础。

微波光子雷达发射大带宽跨谱段的信号，在跨谱段雷达系统条件下，目标信息量相比传统雷达成倍增加。基于小带宽条件下的低分辨率参数估计方法，无法有效地提取信号所包含的目标精细特征信息。另外，距离分辨率的提升和观测视角的增加使得回波数据存在严重的距离方位耦合。不消除距离方位耦合直接成像会严重降低图像质量。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种基于微波光子信号和改进粒子群的电磁参数估计方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本发明提供的一种基于微波光子信号和改进粒子群的电磁参数估计方法包括：

步骤1：获取目标散射中心的属性散射中心模型；

其中，所述属性散射中心模型表述所述目标散射中心的回波数据；

步骤2：使用极坐标算法对所述属性散射中心模型进行两维解耦，获得两维波数解耦模型；

步骤3：基于所述两维波数解耦模型，构造表征字典；

其中，所述表征字典中包含所述目标散射中心的待估计参数，所述表征字典表示所述目标散射中心的距离以及方位；

步骤4：基于改进的粒子群优化算法以及CLEAN算法对所述待估计参数进行估计，确定所述待估计参数值；

步骤5：基于待估计参数值，确定目标散射中心的二维图像。

可选的，所述属性散射中心模型表示为：

其中，表示散射中心的回波；f表示频率，单位为Hz；fc表示中心频率；C表示电磁波传播速度，单位为m/s；表示方位观测角度，单位为rad；表示散射中心i的参数集；A_i为幅度，L_i为长度，为该散射中心的初始指向角，x_i为方位向位置，y_i为距离向位置；α_i∈[-1，-0.5，0，0.5，1]为频率依赖因子；

散射中心的回波数据的波数谱S_n表示为：

其中，K_R为波束向量，r_n＝(x sinθ+y cosθ)为场景基准点到点目标P_n的距离向量；θ表示目标转角的变化，σ_n为目标的回波振幅，n表示第n个点目标。

可选的，所述步骤2包括：