[发明专利]基于压缩感知的威胁雷达信号检测方法

说明书

技术领域

本发明属于通信技术领域，更进一步涉及电子对抗电子技术领域中的一种基于压缩感知的威胁雷达信号检测方法。本发明可用于对时间、空间和频谱交叠的信号进行检测，提高电子侦察接收机对威胁雷达信号的检测性能。

背景技术

电子侦察的目的是发现敌方威胁雷达信号，从中检测到有用信息，以引导我方作出及时、准确、有效的反应。近年来电磁环境的日益复杂和低截获概率LPI雷达的出现都为威胁雷达信号检测提出了巨大的挑战。为了覆盖所有威胁雷达可能的频段和方位，电子侦察中信号检测通常采用空域宽开和频率宽开，随之而来的就是宽带信号采样和高速数字信号处理问题；电子侦察中信号检测处于非合作状态，无法采用相干累积，所以造成了在低信噪比、信号交叠等条件下检测困难。

目前传统的信号检测方法主要是依靠提取威胁雷达信号时域、频域以及空域等特征参数来进行检测，并且均是在Nyquist采样定理框架下进行的，即现有的威胁信号检测方法能够有效实现的前提是信号能够被完整的采样，得到信号的原始采样序列，才能对其进行各种方法处理。

罗勇江等人公开的论文“一种高效的宽带数字接收机及其FPGA实现”(《系统工程与电子技术》2010年第5期第32卷第916～920页)中提出了一种基于短时傅里叶变换的宽带数字信道化检测方法。该方法采用多相滤波结构，通过对时域信号进行傅里叶变换，再对变换结构进行加权处理，从而实现宽带信号信道化。该方法将不同频率的信号划分到不同的子信道进行检测，虽然降低了每个子信道上的数据处理量，但是仍然存在不足之处是，没有解决前端模数AD采样率高的问题。

常州国光数据通信有限公司申请的专利“基于FPGA的大动态范围数字信道化接收机及工作方法”(申请号：2014101619983，申请公布号：CN103929387A)，该专利采用了一种数字信道化结构实现雷达信号的检测，通过数字下变频将不同频率的信号变换到不同的子信道中。由于不同的信号被分到的不同的子信道中，因此可以针对每个子信道进行参数测量，再通过与雷达威胁数据库信息的比完成对威胁雷达信号的检测。该方法能够较好地检测同时存在的多个雷达威胁信号，但是仍然存在不足的是在信号参数交叠、低信噪比情况下雷达信号检测性能较差。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术存在的信号检测方法采样率高、数据处理量大等不足，提出一种基于压缩感知的威胁雷达信号检测方法。压缩感知理论Compressed Sensing是由Donoho，D.L等人提出的一种基于信号稀疏性的采样理论，其主要思想是如果信号在某个变换域是稀疏的(或可压缩的)，就可以利用一个与变换域的基函数不相关的观测矩阵将信号投影到一个低维空间上，直接采样得到的少数“精挑细选”的线性观测数据，再通过解一个优化问题就可以从压缩观测的数据中恢复出原始信号。压缩感知理论突破了Nyquist采样定理的限制，将信号的采样转变成了信息的采样，给出了一条将模拟信号“经济地”转化为数字信号的有效途径。

本发明的具体步骤如下：

(1)生成样本空间：

(1a)提取威胁雷达信号数据库中威胁雷达信号的特征参数和对应的调制方式，将特征参数代入该调制方式对应的公式中，计算信号采样值序列；

(1b)将信号采样值序列作为威胁雷达信号的一个样本，所有样本的集合构成样本空间；

(2)构建冗余字典矩阵：

(2a)按照下式，对样本空间中每个威胁雷达信号序列中的采样值进行归一化；

mi=gi|max(gi)|]]>

其中，m_i表示威胁雷达信号序列进行归一化后的第i个采样值，g_i表示威胁雷达信号序列中的第i个采样值，i的范围是[1,N]，N表示进行归一化的威胁雷达信号序列的个数，max表示求最大值操作，|·|表示取绝对值操作；

(2b)将归一化的每个威胁雷达信号序列作为冗余字典矩阵中的每一列，完成冗余字典矩阵的构建；