一种雷达信噪比估计方法技术

技术编号:31088428 阅读:12 留言:0更新日期:2021-12-01 12:47
本发明专利技术公开了一种雷达信噪比估计方法,本发明专利技术的方法通过迭代方式得到雷达接收信号的自相关矩阵,然后通过特征分解,对噪声子空间进行分离,利用噪声特征值进行噪声方差功率估计,最后再根据信号功率得到信噪比估计。与已有方法相比,本发明专利技术的方法能够根据一次信号样本,通过迭代方式获得信号的自相关矩阵,该方法不依赖于快拍数量,在单次样本情况下具有更高的估计精度;对任意输入信号该方法都能自适应的得到信噪比估计,因而可以准确的估计信噪比。比。比。

【技术实现步骤摘要】
一种雷达信噪比估计方法


[0001]本专利技术属于雷达成像
,具体涉及雷达成像中的信噪比估计方法。

技术介绍

[0002]信噪比是扫描雷达成像与探测的重要参数之一,是衡量干扰机的干扰性能或者雷达本身 的抗干扰性能的一个重要参量;在扫描雷达目标探测中,信噪比影响着目标探测概率;在雷 达成像中,信噪比影响着各种成像算法的性能以及最优参数的选取。因此在雷达信号处理中, 通常需要对信噪比进行估计。
[0003]最早测量雷达信噪比的方法是从视频端进行人工测量,但是这取决于于雷达操作手的判 读经验和水平,并且难以实现自适应估计。针对信噪比估计,特别是基于信号处理的自适应 估计问题,文献“Moment

Based SNR Estimation over Linearly

Modulated Wireless SIMOChannels”(Wireless Communications,IEEE Transactions on,2010,pp.714

722)中根据信号和 噪声的统计特性的不同,通过构造二阶以及四阶矩来区分信号和噪声,然而这种方法高度依 赖于大量快拍。在雷达信号处理中,尤其是运动平台下,波束驻留时间较短,无法形成大快 拍数的积累,因此这种方法不适合雷达信号处理。文献“Non

Data

Aided Signal

to

Noise

RatioEstimation”(Communications,2002.ICC 2002.IEEE International Conference on,2002, pp.197

201)中采用最大似然估计器估计噪声方差以及信号功率。在数据辅助条件下,ML类 算法是最优的;但在没有数据辅助时,其估计效果在高信噪比下较好,但在低信噪比下由于 判决误差影响,其性能很差。

技术实现思路

[0004]针对现有技术存在的上述问题,本专利技术提出了一种雷达信噪比估计方法。
[0005]本专利技术的具体技术方案为:一种雷达信噪比估计方法,具体包括如下步骤:
[0006]步骤1.定义s=[s1,s2,...,s
K
]为同一波束范围内的目标分布,其中,K为目标个数;定 义h=[h1,h2,...,h
L
]T
为雷达发射信号,其中,L为发送序列长度;令雷达接收信号为y, 其中,e为噪声信号,所述雷达接收信号y序列长度为M;
[0007]根据雷达发射信号h构造M
×
K大小卷积矩阵:
[0008]构造信号

噪声操纵矩阵:A

=[A I],令a
k
为矩阵A

的第k列,其中,k=1,...,K+M;
[0009]由所述雷达接收信号y构造其自相关矩阵:初始化 R=I,其中,I是M维单位矩阵,(
·
)
H
表示共轭转置运算;
[0010]构造协方差矩阵P:
[0011][0012]由最小二乘法得到s
k
的估计:其中,s
k
为目标分布,p
k
为目标功率。
[0013]步骤2.为了求得p
k
,构造函数由于p
k
的收敛性, 进一步变换为:
[0014][0015]步骤3.构造矩阵Q,使得Q
H
A=I,令Q=PAR
‑1,β=Qy=PAR
‑1y;
[0016]步骤4.根据步骤3,式(1)转换为:
[0017][0018]步骤5.对式(2)进行求解,得到p
k

[0019][0020]其中,ρ(i)为设定的迭代算子,具体为:
[0021][0022]步骤6.根据预先设定的迭代N次数,得到自相关矩阵R的最终估计:
[0023][0024]步骤7.计算噪声功率的估计值:进而计算信噪比估计值: 其中,P
s
为雷达回波信号功率。
[0025]本专利技术的有益效果:本专利技术的信噪比估计方法通过迭代方式得到雷达接收信号的自相 关矩阵,然后通过特征分解,对噪声子空间进行分离,利用噪声特征值进行噪声方差功率 估计,最后再根据信号功率得到信噪比估计。与已有方法相比,本专利技术的方法能够根据一 次信号样本,通过迭代方式获得信号的自相关矩阵,该方法不依赖于快拍数量,在单次样 本情况下具有更高的估计精度;对任意输入信号该方法都能自适应的得到信噪比估计,因 而可以准确的估计信噪比。
附图说明
[0026]图1为本专利技术实施例的信噪比估计方法流程示意图;
[0027]图2为本专利技术实施例的目标分布示意图;
[0028]图3为本专利技术实施例的发射信号示意图;
[0029]图4为本专利技术实施例的雷达接收到的回波示意图;
[0030]图5为本专利技术实施例的匹配滤波后的回波示意图;
[0031]图6为本专利技术实施例的在不同信噪比下的信噪比估计值示意图;
[0032]图7为本专利技术实施例的在不同信噪比下的归一化均方根误差示意图。
具体实施方式
[0033]下面结合附图对本专利技术的实施例做进一步的说明。
[0034](1)设雷达发射信号为带宽B=50MHz,时宽T=2μs的线性调频信号,如图3所示 其具体表达式为
[0035][0036]其中,K=B/T为线性调频斜率,f
c
为载频,t为距离向时间;假设在同一方位上,归 一化幅值分别为0.5和1的两个点目标s1和s2分别位于距雷达R1=1000m和R2=1100m两个 位置,目标分布如图2所示,那么这些目标的回波经过相干解调后可以表示为:
[0037][0038]另设采样率f
s
=1.2B,则发射信号h(t)长度L=120,接收信号y(t)长度M=162,由 此可知场景采样点数K=M

L+1=43。接收信号中混入高斯白噪声,这里信噪比设为0dB, 则理论上匹配滤波后信噪比提高BT=100倍,即提高至20dB。
[0039]本实施方式的具体估计方法具体流程如图1所示,包括如下步骤:
[0040]A.首先根据发射信号h(t)构造方向矩阵A:
[0041]首先根据h(t)构造矩阵A的第一行和第一列,再根据A的Toeplitz性质即可得到A; 构造信号

噪声操纵矩阵:
[0042]A

=[A I]ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(8)
[0043]B.初始化自相关矩阵R为单位矩阵I;
[0044]C.由s、h得到雷达回波信号的表达式
[0045][0046]其中本文档来自技高网
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种雷达信噪比估计方法,具体包括如下步骤:步骤1.定义s=[s1,s2,...,s
K
]为同一波束范围内的目标分布,其中,K为目标个数;定义h=[h1,h2,...,h
L
]
T
为雷达发射信号,其中,L为发送序列长度;令雷达接收信号为y,其中,e为噪声信号,所述雷达接收信号y序列长度为M;根据雷达发射信号h构造M
×
K大小卷积矩阵:构造信号

噪声操纵矩阵:A

=[A I],令a
k
为矩阵A

的第k列,其中,k=1,...,K+M;由所述雷达接收信号y构造其自相关矩阵:初始化R=I,其中,I是M维单位矩阵,(
·
)
H

【专利技术属性】
技术研发人员:张永超张寅张平周枭坤黄钰林张永伟杨海光杨建宇
申请(专利权)人:电子科技大学长三角研究院衢州
类型:发明
国别省市:

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