基于雷達(dá)時(shí)域回波的目標(biāo)識(shí)別特征提取方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于雷達(dá)時(shí)域回波的目標(biāo)識(shí)別特征提取方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前基于雷達(dá)回波信號(hào)的特征提取主要有RCS特征、調(diào)制譜特征、極化特征和極點(diǎn)特征等。其中，RCS特征是利用回波信號(hào)幅度的變化來判定目標(biāo)的形狀及運(yùn)動(dòng)規(guī)律，一般用于窄帶雷達(dá)，很難做到對(duì)目標(biāo)的個(gè)體識(shí)別。調(diào)制譜特征一般是利用目標(biāo)上微動(dòng)部件的調(diào)制信息來對(duì)目標(biāo)識(shí)別，該方法不僅需要回波信號(hào)中含有微動(dòng)調(diào)制信息，而且該方法對(duì)信噪比要求較高，一般也只用于目標(biāo)分類；極化特征不僅需要極化天線來提取回波信號(hào)中的極化信息，同時(shí)也增加了數(shù)據(jù)處理量，該特征一般也只用來對(duì)目標(biāo)進(jìn)行分類；極點(diǎn)特征能實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的個(gè)體識(shí)別，但該方法對(duì)噪聲敏感，而且如果雷達(dá)發(fā)射的信號(hào)頻率或帶寬不適當(dāng)，也不能激發(fā)目標(biāo)的主要極點(diǎn)，正是因?yàn)檫@些原因限制了該方法在工程上的應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供一種基于雷達(dá)時(shí)域回波的目標(biāo)識(shí)別特征提取方法，去除耦合在雷達(dá)回波中的目標(biāo)速度、距離等非結(jié)構(gòu)屬性參數(shù)，只保留目標(biāo)的結(jié)構(gòu)屬性，利用該目標(biāo)識(shí)別特征實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)的超分辨識(shí)別。
[0004]按照本發(fā)明所提供的設(shè)計(jì)方案，一種基于雷達(dá)時(shí)域回波的目標(biāo)識(shí)別特征提取方法，包含如下步驟:
[0005]步驟1.雷達(dá)回波信號(hào)預(yù)處理，對(duì)目標(biāo)的每幀雷達(dá)回波信號(hào)進(jìn)行去均值和能量歸一化預(yù)處理；
[0006]步驟2.目標(biāo)脈內(nèi)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償，對(duì)于高速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，需估計(jì)出目標(biāo)在脈沖持續(xù)時(shí)間內(nèi)的徑向運(yùn)動(dòng)速度來對(duì)回波信號(hào)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償，然后進(jìn)入下一步；對(duì)于低速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，則直接進(jìn)入下一步；
[0007]步驟3.目標(biāo)非結(jié)構(gòu)屬性濾除，濾除耦合在回波信號(hào)中的非結(jié)構(gòu)屬性；
[0008]步驟4.計(jì)算目標(biāo)時(shí)域信號(hào)的積譜屬性，計(jì)算步驟3中輸出信號(hào)的積譜，作為目標(biāo)識(shí)別特征。
[0009]優(yōu)選的，步驟I中進(jìn)行去均值和能量歸一化預(yù)處理公式為:st = st-mean(st)，mpow = sqrt((st.stT) /N)，其中，st是一幀回波信號(hào)，mean(.)表示求取均值，sqrt (.)表示開根號(hào)，“T”表示轉(zhuǎn)置，N為一幀信號(hào)的采樣點(diǎn)數(shù)；st = st/mpow，此時(shí)st為去過均值并進(jìn)行能量歸一化的預(yù)處理后信號(hào)。
[0010]優(yōu)選的，步驟3中的濾除耦合在回波信號(hào)中的非結(jié)構(gòu)屬性具體實(shí)現(xiàn)表達(dá)公式如下:mt = st (2:N).*conj (st (1:N_1))，其中，conj (.)表示取信號(hào)的共軛，“.*”表示的是離散點(diǎn)之間的點(diǎn)乘；st = mt.*conj (mt (I))，其中，st為濾除完目標(biāo)非結(jié)構(gòu)屬性后的回波信號(hào)。
[0011]優(yōu)選的，所述步驟4中的輸出信號(hào)的積譜計(jì)算公式如下:I = EPS(st)，其中，EPS(.)是計(jì)算信號(hào)的積譜函數(shù)。
[0012]本發(fā)明的有益效果:
[0013]本發(fā)明克服現(xiàn)有技術(shù)中只適用于目標(biāo)分類、對(duì)噪聲敏感等問題，直接從目標(biāo)回波的時(shí)域信號(hào)出發(fā)，去除了耦合在回波中的目標(biāo)速度、距離等非結(jié)構(gòu)屬性，并充分利用了信號(hào)的幅相信息，將信號(hào)的積譜作為目標(biāo)的識(shí)別特征；由于回波積譜特征沒有經(jīng)過距離壓縮，不存在信息量的丟失，且直接從目標(biāo)時(shí)域信號(hào)中提取，因此該特征具備對(duì)目標(biāo)的超分辨識(shí)別能力，可實(shí)現(xiàn)窄帶雷達(dá)對(duì)目標(biāo)的個(gè)體識(shí)別。
【附圖說明】
:
[0014]圖1為本發(fā)明的具體實(shí)施流程圖；
[0015]圖2為中，(a)為本發(fā)明實(shí)施例二中測試用的目標(biāo)I點(diǎn)散射模型，(b)為本發(fā)明實(shí)施例二中測試用的目標(biāo)2點(diǎn)散射模型；
[0016]圖3為本發(fā)明實(shí)施例二中兩個(gè)測試目標(biāo)在3次觀測實(shí)驗(yàn)中的起始位置、飛行速度和飛行方向示意圖；
[0017]圖4為本發(fā)明實(shí)施例二中回波信號(hào)預(yù)處理的前后對(duì)比圖；
[0018]圖5為本發(fā)明實(shí)施例二中目標(biāo)非結(jié)構(gòu)屬性去除的前后對(duì)比圖；
[0019]圖6為本發(fā)明實(shí)施例二中兩個(gè)測試目標(biāo)在不同距離、不同速度下積譜特征隨姿態(tài)角的變化圖。
【具體實(shí)施方式】
:
[0020]下面結(jié)合附圖和技術(shù)方案對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明，并通過優(yōu)選的實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不限于此。
[0021]實(shí)施例一，參見圖1所示，一種基于雷達(dá)時(shí)域回波的目標(biāo)識(shí)別特征提取方法，包含如下步驟:
[0022]步驟1.雷達(dá)回波信號(hào)預(yù)處理，對(duì)目標(biāo)的每幀雷達(dá)回波信號(hào)進(jìn)行去均值和能量歸一化預(yù)處理；
[0023]步驟2.目標(biāo)脈內(nèi)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償，對(duì)于高速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，需估計(jì)出目標(biāo)在脈沖持續(xù)時(shí)間內(nèi)的徑向運(yùn)動(dòng)速度來對(duì)回波信號(hào)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償，然后進(jìn)入下一步；對(duì)于低速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)，則直接進(jìn)入下一步；
[0024]步驟3.目標(biāo)非結(jié)構(gòu)屬性濾除，濾除耦合在回波信號(hào)中的非結(jié)構(gòu)屬性；
[0025]步驟4.計(jì)算目標(biāo)時(shí)域信號(hào)的積譜屬性，計(jì)算步驟3中輸出信號(hào)的積譜，作為目標(biāo)識(shí)別特征。
[0026]其中，步驟I中進(jìn)行去均值和能量歸一化預(yù)處理公式可以為:st = st-mean (st)，mpow = sqrt ((st.stT)/N)，其中，st是一幀回波信號(hào)，mean(.)表示求取均值，sqrt (.)表示開根號(hào)，“T”表示轉(zhuǎn)置，N為一幀信號(hào)的采樣點(diǎn)數(shù)；st = st/mpow，此時(shí)st為去過均值并進(jìn)行能量歸一化的預(yù)處理后信號(hào)。
[0027]步驟3中的濾除耦合在回波信號(hào)中的非結(jié)構(gòu)屬性具體實(shí)現(xiàn)表達(dá)公式可以為:mt =st (2: N).*conj (st(l:N-l))，其中，conj (.)表示取信號(hào)的共軛，表示的是離散點(diǎn)之間的點(diǎn)乘；st = mt.*conj (mt⑴)，其中，st為濾除完目標(biāo)非結(jié)構(gòu)屬性后的回波信號(hào)。
[0028]步驟4中的輸出信號(hào)的積譜計(jì)算公式可以為:I = EPS (st)，其中，EPS (.)是計(jì)算信號(hào)的積譜函數(shù)。
[0029]本發(fā)明直接從目標(biāo)雷達(dá)回波時(shí)域出發(fā)，不進(jìn)行距離壓縮；在濾除完目標(biāo)回波中的速度、距離等非結(jié)構(gòu)屬性之后，只提取與目標(biāo)姿態(tài)和結(jié)構(gòu)相關(guān)的積譜作為識(shí)別特征；由于該特征沒有經(jīng)過距離壓縮，所以具備對(duì)目標(biāo)的超分辨識(shí)別能力，可實(shí)現(xiàn)窄帶雷達(dá)對(duì)目標(biāo)個(gè)體的識(shí)別；高速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)與低速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的區(qū)分與雷達(dá)脈寬、速度有關(guān)，舉例說明但不限于此，若雷達(dá)脈寬為Is左右，高速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)速度可達(dá)到3000m/s左右；若雷達(dá)脈寬為Ims左右，低速運(yùn)動(dòng)目標(biāo)速度可達(dá)到1000m