[发明专利]一种雷达信号处理方法

说明书

技术领域

本发明属于雷达信号处理领域，具体涉及一种雷达信号处理方法。

背景技术

合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，简称为SAR)是一种全天候、全天时高分辨率微波遥感成像系统，SAR的运动轨迹方向被定义为方位向，SAR天线指向方向被定义为距离向。在方位向上，SAR通过载体的运动，将一个小口径的天线合成一个大孔径的天线阵列，从而提高方位向分辨率。在距离向上，SAR发射高稳定度的线性调频(LinearFrequency Modulate，简称为LFM)脉冲并采用脉冲压缩方法，可以提高距离向分辨率。因此，SAR能够获得较高的二维分辨能力，在军事侦察、地理遥感等方面有着广泛的应用。

合成孔径雷达能够得到广泛应用的基础工作之一是SAR辐射定标。为了有效提高SAR辐射定标的精度，近年来基于SAR编码转发器的合成孔径雷达辐射定标技术成为重点研究方向之一。因为SAR转发器对合成孔径雷达发射信号进行了编码处理，所以经过SAR转发器后的编码信号与地物背景信号可以有效分离。当使用与编码转发信号匹配的滤波器进行SAR辐射定标处理时，背景信号就会被抑制。对背景信号的抑制可以提高SAR辐射定标的精度和效率。

目前有两种有源编码转发器：一种使用方位调制技术，在有源转发器中利用伪噪声编码序列对接收到的SAR发射信号在脉冲到脉冲之间进行相位调制；另一种利用频谱翻转技术，使SAR发射线性调频信号的调频斜率在有源转发器中发生反转。但是现有技术在信噪比条件恶化的时候，对于信号和噪声的分离效果也会变得恶化，这就限制了现有技术在大噪声条件下的应用。

发明内容

本发明的目的是在雷达信号转发器中引入一种新型的信号处理方法，提高雷达信号和背景信号的分离程度。本发明根据合成孔径雷达编码辐射定标技术的原理，在地面有源编码转发器中采用失配网络对转发信号进行调制，在合成孔径雷达中对接收到的背景信号和有源编码转发信号用逆失配网络进行补偿处理。由于逆失配网络的使用，有源编码转发信号的频谱得到恢复，而背景信号的频谱结构也同时发生了改变，这些变化会影响对有源编码转发信号的压缩效果和背景信号的压缩效果，当两者的压缩输出信号最大幅度有至少3dB的差异时，两种信号就会在接收端分离开来，而分离效果取决于失配网络特性。本发明可在大噪声条件下很好的分离出信号和噪声，弥补了现有技术的不足。

SAR有源编码转发器在合成孔径雷达辐射定标中扮演了十分重要的角色。有源编码转发器的原理是通过对转发信号的调制使转发信号与未被调制的背景信号有效分离。除了目前常常采用的上述两种方式外，根据编码转发器的原理，本发明将失配网络的方法用到有源编码转发器的设计中。在有源转发器中采用一个失配网络对转发信号进行一定的加权处理，由于背景信号不存在相应的加权处理，所以转发信号与背景信号之间就可以分离。本发明提出了以通用模型为基础的失配网络，并在给定信噪比的前提下对网络系数进行优化处理，在最优的网络条件下完成了信号的分离。本发明总共分为四个步骤：

步骤一：接收空中合成孔径雷达发射的信号；

地面的编码转发器接收空中合成孔径雷达的发射信号。

步骤二：地面编码转发器对雷达信号进行加权；

在编码转发器中预设有失配网络，利用失配网络进行对编码转发器接收到的信号进行加权处理，得到已加权的雷达信号。

步骤三：空中逆失配网络对地面编码转发器发射的信号进行再次加权；

在该步骤中，利用和上一步骤中的失配网络相对应的逆失配网络对空中编码转发器接收到的地面编码转发器发射信号和地物杂波构成的背景信号进行再次加权，从而将雷达信号还原，同时破坏了背景信号。

步骤四：对空中编码转发器接收信号进行匹配滤波；

经过两次加权的信号，在该步骤中进行匹配滤波，对滤波后的信号进行信号分离。利用sinc函数的特性，当背景信号相对于雷达信号主瓣信号有至少3dB的衰减时，雷达信号就可以从背景信号中利用滤波的方法分离出来。

本发明用在雷达转发器中，可以大大提高转发器的定标准确精度，在军用SAR系统中和民用船只雷达定位系统中都有很好的发展前景。

本发明的优点在于：

(1)利用了失配网络和逆失配网络在信号处理流程中的作用，来提高了雷达信号的分离程度；

(2)在构造失配网络和逆失配网络时，本发明应用了具有幅度和相位的多参量网络模型，来达到对信号的最大程度压缩；

(3)本发明充分利用了失配网络和逆失配网络的互补作用，可以在小信噪比的条件下得到很好的分离效果。