[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

摘要

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。

主权项

1.一种基于多扫描递归的海杂波多普勒偏移和带宽估计方法，其特征在于，结合第一次估计多普勒偏移与带宽的结果，获取当前扫描周期的回波数据递归的归一化多普勒幅度谱，对当前扫描周期的回波数据的多普勒偏移与带宽进行递归估计，方法的具体步骤包括如下：(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：其中，fd表示所选数据块的多普勒偏移，π表示圆周率，argmax(·)表示求最大值的位置操作，Y1表示第1个扫描周期的归一化多普勒幅度谱；(2e)按照下式，计算所选块数据的多普勒带宽；其中，σ_d表示所选的数据块的多普勒带宽，表示开平方根操作，∑表示求和操作，表示第1个扫描周期回波数据的归一化0频多普勒幅度谱，表示将归一化多普勒幅度谱Y₁中的最大值平移到的最中间，归一化多普勒幅度谱Y₁中的其他值依次平移放入而得到的；(2f)判断是否选完所有的数据块，若是，执行步骤(2g)，否则，执行步骤(2b)；(2g)记录第一个扫描周期的每个数据块的归一化多普勒幅度谱，作为递归估计的第一组数据；(3)获取当前扫描周期的回波数据的归一化多普勒幅度谱：(3a)对雷达接收当前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；(3b)选取所有的数据块中一个未选取过的数据块；(3c)利用归一化多普勒幅度谱计算公式，计算所选当前扫描周到的数据块的归一化多普勒幅度谱；(3d)判断是否选完所有的数据块，若是，执行步骤(3e)，否则，执行步骤(3b)；(3e)得到当前扫描周期的每个数据块的归一化多普勒幅度谱；(4)获取当前扫描周期的回波数据递归的归一化多普勒幅度谱：利用下述迭代多普勒幅度谱计算公式，添加遗忘因子并结合前一个扫描周期记录的每个数据块的递归的归一化多普勒幅度谱，计算当前扫描周期的每个数据块的递归的归一化多普勒幅度谱，并记录当前扫描周期的回波数据的每个数据快的递归的归一化多普勒幅度谱；所述的迭代多普勒幅度谱计算公式如下：其中，Z_t,n表示第t个扫描周期的第n个数据块的递归的归一化多普勒幅度谱，n表示回波数据的数据块总数，Y_1,n⁰表示第一个扫描周期回波数据的第n个数据块的归一化多普勒幅度谱，α表示遗忘因子，α∈(0,1)，表示第t个扫描周期的第n个数据块的归一化多普勒幅度谱，Z_t‑1,n表示第t‑1扫描周期的第n个数据块的递归的归一化多普勒幅度谱；(5)对当前扫描周期的回波数据的多普勒偏移与带宽进行递归估计：(5a)利用多普勒偏移计算公式，计算当前扫描周期的每个数据块的多普勒偏移；(5b)利用多普勒带宽计算公式，计算所选当前扫描周期的每个数据块的多普勒带宽。