一種雷達(dá)跟蹤狀態(tài)下預(yù)測目標(biāo)rcs的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種雷達(dá)跟蹤狀態(tài)下預(yù)測目標(biāo)RCS的方法，涉及雷達(dá)【技術(shù)領(lǐng)域】，用于預(yù)測雷達(dá)跟蹤過程中目標(biāo)下一時刻的RCS值，包括：步驟1，設(shè)定目標(biāo)雷達(dá)截面積RCS的預(yù)測濾波器的階數(shù)為M，步驟2，雷達(dá)接收目標(biāo)自n-M+1時刻至n時刻的回波si；并且記錄自n-M+1時刻至n時刻目標(biāo)的距離，第n個跟蹤時刻目標(biāo)的速度，以及自n-M+1時刻至n時刻目標(biāo)速度與目標(biāo)距離的夾角，步驟3，求得在自n-M+1時刻至n時刻的目標(biāo)復(fù)幅度的估計值，步驟4，得到目標(biāo)在第n+1時刻的目標(biāo)速度與目標(biāo)距離的夾角預(yù)測值，步驟5，求得目標(biāo)RCS值的自相關(guān)矩陣和目標(biāo)RCS值的互相關(guān)列向量，步驟6，求得目標(biāo)RCS的預(yù)測濾波器系數(shù)，步驟7，得到在第n+1時刻的目標(biāo)RCS的預(yù)測值。
【專利說明】一種雷達(dá)跟蹤狀態(tài)下預(yù)測目標(biāo)RCS的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于雷達(dá)【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種雷達(dá)跟蹤狀態(tài)下預(yù)測目標(biāo)RCS的方法，用于預(yù)測雷達(dá)跟蹤過程中目標(biāo)下一時刻的RCS值。

【背景技術(shù)】
[0002]目標(biāo)雷達(dá)截面積(Radar Cross Sect1n, RCS)是用來衡量目標(biāo)散射特性的一個參數(shù)，一般用后向散射能量的強度來定義目標(biāo)RCS。目標(biāo)RCS主要與目標(biāo)的結(jié)構(gòu)和表面介質(zhì)、雷達(dá)頻率、極化方式和目標(biāo)姿態(tài)角等因素有關(guān)。由雷達(dá)方程可知，目標(biāo)RCS直接影響目標(biāo)回波功率的大小，從而目標(biāo)RCS直接影響目標(biāo)回波信號的信噪比。而目標(biāo)信噪比的大小對多站雷達(dá)中的資源調(diào)度以及相控陣?yán)走_(dá)中的功率分配都具有重要影響。當(dāng)雷達(dá)跟蹤目標(biāo)時，如果已知目標(biāo)RCS和目標(biāo)的距離，則可以估計得到目標(biāo)回波信號的信噪比。在目標(biāo)信噪比已知的條件下，多站雷達(dá)可以調(diào)用高信噪比的雷達(dá)對目標(biāo)進(jìn)行觀測，使資源調(diào)度更為合理；而相控陣?yán)走_(dá)可以根據(jù)目標(biāo)的信噪比分配所需的發(fā)射功率，使雷達(dá)功率得到更有效的利用。因此，在雷達(dá)跟蹤狀態(tài)下，研究目標(biāo)RCS的預(yù)測具有重要意義。
[0003]目前，并未發(fā)現(xiàn)研究雷達(dá)跟蹤狀態(tài)下目標(biāo)RCS預(yù)測的文獻(xiàn)資料?，F(xiàn)有的信噪比估計方法也沒有考慮目標(biāo)RCS的變化，只是假設(shè)目標(biāo)的RCS值保持不變。而實際上，目標(biāo)的RCS值是不斷變化的，如果能夠?qū)δ繕?biāo)RCS進(jìn)行預(yù)測，則可以得到更好的信噪比估計。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對上述問題，本發(fā)明提出了一種雷達(dá)跟蹤狀態(tài)下預(yù)測目標(biāo)RCS的方法，實現(xiàn)預(yù)測下一跟蹤時刻目標(biāo)的RCS值。
[0005]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)。
[0006]一種雷達(dá)跟蹤狀態(tài)下預(yù)測目標(biāo)RCS的方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0007]步驟1，設(shè)定目標(biāo)的雷達(dá)截面積RCS的預(yù)測濾波器的階數(shù)M的取值范圍為I至tan(2arcsin(c/(4fd)))r/(VmaxTr)之間的整數(shù),其中，tan(.)表示正切函數(shù)，arcsin(.)表示反正弦函數(shù)，c表示光速，f表示雷達(dá)的載頻，d表示目標(biāo)長度的平均值，r表示目標(biāo)距離的平均值，Vfflax表示目標(biāo)的最大速度，Tr表示脈沖重復(fù)間隔；
[0008]步驟2，雷達(dá)接收目標(biāo)自η-Μ+1時刻至η時刻的回波Si ;并且記錄自η_Μ+1時刻至η時刻目標(biāo)的距離&第η個跟蹤時刻目標(biāo)的速度νη，以及自η-Μ+1時刻至η時刻目標(biāo)速度與目標(biāo)距離的夾角ai，i = η-Μ+1，η-Μ+2，...，n，M為預(yù)測濾波器的階數(shù)，η為自然數(shù)；
[0009]步驟3，根據(jù)目標(biāo)自η-Μ+1時刻至η時刻的目標(biāo)回波Si和目標(biāo)距離ri;求得在自η-Μ+1時刻至η時刻的目標(biāo)復(fù)幅度的估計值Π i = SiXr,表示第i時刻目標(biāo)的距離，r為第I個時刻目標(biāo)的距離，i = η-Μ+1, η-Μ+2,...，n, M為預(yù)測濾波器的階數(shù)；X表示乘積；
[0010]步驟4，根據(jù)目標(biāo)在第η時刻的目標(biāo)距離rn、第η時刻的目標(biāo)的速度Vn、第η時刻的目標(biāo)速度與目標(biāo)距離的夾角α η，按照下式得到目標(biāo)在第η+1時刻的目標(biāo)速度與目標(biāo)距離夾角的預(yù)測值?Β+1:

【權(quán)利要求】
1.一種雷達(dá)跟蹤狀態(tài)下預(yù)測目標(biāo)RCS的方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1，設(shè)定目標(biāo)的雷達(dá)截面積RCS的預(yù)測濾波器的階數(shù)M的取值范圍為I至tan(2arcsin(c/(4fd)))r/(VmaxTr)之間的整數(shù),其中，tan(.)表示正切函數(shù)，arcsin(.)表示反正弦函數(shù)，c表示光速，f表示雷達(dá)的載頻，d表示目標(biāo)長度的平均值，r表示目標(biāo)距離的平均值，Vfflax表示目標(biāo)的最大速度，Tr表示脈沖重復(fù)間隔； 步驟2，雷達(dá)接收目標(biāo)自n-M+1時刻至η時刻的回波Si ;并且記錄自η-Μ+1時刻至η時刻目標(biāo)的距離ri;第η個跟蹤時刻目標(biāo)的速度νη，以及自η-Μ+1時刻至η時刻目標(biāo)速度與目標(biāo)距離的夾角α P i = η-Μ+1, η-Μ+2,...，n, M為預(yù)測濾波器的階數(shù)，η為自然數(shù)； 步驟3，根據(jù)目標(biāo)自η-Μ+1時刻至η時刻的目標(biāo)回波Si和目標(biāo)距離求得在自η-Μ+1時刻至η時刻的目標(biāo)復(fù)幅度的估計值Jli = SiX OyV1)2, r,表示第i時刻目標(biāo)的距離，ι為第I個時刻目標(biāo)的距離，i = η-Μ+1, η-Μ+2,...，n，M為預(yù)測濾波器的階數(shù)；X表示乘積； 步驟4，根據(jù)目標(biāo)在第η時刻的目標(biāo)距離rn、第η時刻的目標(biāo)的速度Vn、第η時刻的目標(biāo)速度與目標(biāo)距離的夾角α η，按照下式得到目標(biāo)在第η+1時刻的目標(biāo)速度與目標(biāo)距離夾角的預(yù)測值久+1:
其中，arccos (.)表示反余弦函數(shù)，cos(* )表示余弦函數(shù)，I；表示脈沖重復(fù)間隔；步驟5，根據(jù)自η-Μ+1時刻至η時刻的目標(biāo)速度與目標(biāo)距離的夾角a i; i =η-Μ+1, η-Μ+2,...，η，求得目標(biāo)RCS值的自相關(guān)矩陣R，自相關(guān)矩陣R是一個M行M列矩陣，自相關(guān)矩陣R形式為:
其中，P (.)表示相關(guān)系數(shù)函數(shù),相關(guān)系數(shù)函數(shù)的表達(dá)式為:..f 4fd%\y\{iij2y
式中，U1表示相關(guān)系數(shù)函數(shù)的輸入變量，f表示雷達(dá)的載頻，d表示目標(biāo)長度的平均值，C表示光速，jinc(.)表示jinc函數(shù)，jinc函數(shù)定義為:
其中，J1 (.)表示第一類一階貝塞爾函數(shù)，U2為jinc函數(shù)的輸入變量； 根據(jù)自η-Μ+1時刻至η時刻目標(biāo)速度與目標(biāo)距離的夾角a i和第η+1時刻目標(biāo)速度與目標(biāo)距離夾角的預(yù)測值式+1，i = η-Μ+1, η-Μ+2,...，η,求得目標(biāo)RCS值的互相關(guān)列向量P，互相關(guān)向量P是一個M維的列向量,互相關(guān)向量P具體形式為:
P = t_P (αη+1_αη) - ρ ( α η+1_ α n—J...- ρ ( α η+1-α η_Μ+1) ]τ 其中，[.]Τ表示轉(zhuǎn)置，P (.)表示相關(guān)系數(shù)函數(shù)； 步驟6，根據(jù)自相關(guān)矩陣R和互相關(guān)列向量P，求得目標(biāo)RCS的預(yù)測濾波器系數(shù)W = R-1P,預(yù)測濾波器系數(shù)W的表達(dá)式為:
W [Wi j...j Wk，...，Wm] 其中，Wk為預(yù)測濾波器系數(shù)W的第k個元素，k= 1，2，...，M ;M表示預(yù)測濾波器的階數(shù)；(《 1表示矩陣求逆運算； 步驟7，根據(jù)預(yù)測濾波器系數(shù)W以及自η-Μ+1時刻至η時刻目標(biāo)復(fù)幅度的估計值iipi



=η-Μ+1, η-Μ+2,...，η，得到在第η+1時刻的目標(biāo)復(fù)幅度的預(yù)測值
求取第η+1時刻目標(biāo)RCS的預(yù)測值C^11 =么+1 χ<+1，其中，Σ表示求和運算，k = 1，2，...，M，wk為預(yù)測濾波器系數(shù) W的第k個元素，(.廣表示取共軛。
【文檔編號】G01S7/41GK104076342SQ201410289649
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年6月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月25日
【發(fā)明者】劉宏偉, 吳夢, 臧會凱, 周生華, 王英華 申請人:西安電子科技大學(xué)