中文标题：基于涡旋雷达的飞鸟与旋翼无人机微动参数提取研究

英文标题：Micromotions Parameter Extraction of Birds and Rotary-wing unmanned aerial vehicles Based on Vortex Radar

来源期刊：雷达学报

基金项目：国家自然科学基金(61775050)

作  者：周红平, 李睿, 李刘林, 郭忠义

作者单位：合肥工业大学计算机与信息学院 合肥 230009

摘  要：针对当前对飞鸟和旋翼无人机(UAVs)识别的迫切需求，该文提出了一种基于涡旋雷达的目标参数提取方法。工作核心聚焦于目标参数获取，在建模与参数提取维度上进行了系统扩展。首先分别对飞鸟主体运动与扑翼行为、以及旋翼无人机的旋翼转动与机体结构进行了数学建模与分析，推导了散射点对应的径向多普勒与旋转多普勒频移表达式，并从雷达回波信号中提取微多普勒特征，实现目标参数反演。对于鸟类目标，基于回波信号的频谱峰值提取径向多普勒估计飞行速度，并结合散射点旋转多普勒频移公式，通过短时傅里叶变换(STFT)计算旋转多普勒变化，实现对扑翼长度的估计，在低信噪比(SNR)条件下，扑翼长度估计误差保持在0.03 m以内。对于旋翼无人机目标，首先建立回波信号模型，推导微多普勒频移中径向与旋转分量的解析关系，并结合重构的多普勒信息与距离–时间维度，反演获得欧拉角、旋翼转速、旋翼长度以及机体到旋翼的距离等共6项结构与运动参数，各参数的估计误差显著低于传统基于单一多普勒的方法，其参数提取误差均保持在2%以内。仿真结果表明，该文提出的基于涡旋雷达的鸟类与旋翼无人机参数提取方法能够实现多参数的高精度获取，并在低信噪比条件下仍保持稳定可靠的性能，验证了方法的有效性与工程应用潜力。

全文链接： https://radars.ac.cn/cn/article/doi/10.12000/JR25164