[发明专利]基于预脉冲间处理的雷达压缩采样方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于预脉冲间处理的雷达压缩采样方法及系统，属于雷达信号处理技术领域。

背景技术

传统的雷达压缩采样系统基于模拟-信息转换器(AnalogtoInformationConverter，AIC)。首先用一个模拟伪随机序列对模拟信号进行混频，然后将混频后的信号通过一个低通滤波器，之后用低速模/数转换器(AnalogtoDigitalConverter，ADC)对滤波后信号进行欠采样，最后将混频与低通滤波的等效矩阵与稀疏矩阵的乘积作为观测矩阵，用压缩感知的重构算法从欠采样信号中恢复出原信号。

GuangmingShi针对雷达信号压缩采样提出了一种波形匹配(WaveformMatch，WM)稀疏字典。WM稀疏字典矩阵可以视作是由一系列具有不同时延的发射脉冲所形成的列向量构成的矩阵。可以看出，这与发送信号的自相关矩阵非常相似。实际上，雷达信号的压缩采样与重构，可以视为对信号同时进行采样与脉冲压缩。在WM字典下，压缩重构的目标信号就是雷达信号进行脉冲压缩的结果。

在压缩采样理论中，进行可靠恢复所需的样本数量是由重构信号的稀疏度和长度决定的。当重构信号的长度为N，稀疏度为K时，从压缩采样信号中可靠地恢复出原信号所需的样本数量为：CKlog(N/K)，其中C为正的经验参数。可以看出，在目标信号的稀疏度较低时，压缩采样所需的最低样本数量与稀疏度几乎成正比。

在雷达的实际环境下，回波信号中除了所要探测的目标的回波，通常还包含着大量的由地面等障碍物反射回的杂波。杂波具有与目标回波相同的波形，因此在WM字典中也会表现为稀疏目标。这些杂波会大大增加目标信号的稀疏度，从而严重降低雷达压缩采样系统的采样效率。如何消除杂波对压缩采样的影响，是雷达压缩采样走向实际应用所要解决的主要难点之一。

传统的AIC雷达压缩采样系统将传统雷达系统的脉冲压缩与目标检测两个处理步骤合并为压缩重构，因此在目标检测时无法利用杂波抑制与相参积累所带来的信号增益。因此，我们需要一种新的雷达压缩采样方法，使得系统在进行压缩重构时具备杂波抑制与相参积累所带来的增益，令雷达压缩采样技术能够在多杂波/强噪声环境下得到实际的应用。

发明内容

为了克服传统雷达压缩采样方法及系统无法利用杂波抑制与相参积累所带来的信号增益等问题，所采取的技术方案如下：

本发明提出了一种基于预脉冲间处理的雷达压缩采样方法及系统，所述压缩采样方法包括：

步骤一，用一个模拟伪随机序列对输入模拟信号进行了混频，获得混频信号；

步骤二，利用低通滤波器对所述混频信号进行滤波，获得滤波信号；

步骤三，利用低速ADC对输入模拟信号进行采样，获得采样数字信号；

步骤四，利用动目标指示器(MTI)和动目标检测(MTD)对采样数字信号进行脉冲间杂波抑制/相参积累处理；

步骤五，利用压缩重构算法对所述步骤四中处理后的所得信号进行重构。

优选地，所述输入模拟信号为雷达信号；所述混频信号的带宽与输入模拟信号的带宽相同频谱能量调制到整个信号的带宽之内；所述低通滤波器的带宽与所述低速ADC的采样频率相同；

优选地，所述动目标指示器(MTI)采用双线延迟对消方式消除所述回波信号中的静止杂波；所述杂波抑制/相参积累处理在所述模拟信号的脉冲维上进行；所述压缩重构处理在所述模拟信号的距离维上进行。

优选地，所述杂波抑制/相参积累处理针对所述模拟信号的不同条脉冲回波，对所述不同条脉冲回波进行联合处理；所述压缩重构处理针对所述模拟信号的单条脉冲回波，对所述单条回波中不同时间点上的分量进行处理。

优选地，所述雷达信号的压缩采样步骤如下：

步骤一，用一个模拟伪随机序列p(t)＝{1,-1}对雷达信号x(t)进行了混频，获得相应混频信号x_p(t)＝x(t)·p(t)；所述伪随机序列p(t)的带宽与雷达信号x(t)的带宽相同；

步骤二，利用低通滤波器h(t)对所述混频信号进行滤波，获得滤波信号x_h(t)＝x(t)*h(t)；所述低通滤波器h(t)的带宽为Fs＝500MHz；

步骤三，利用低速ADC对输入模拟信号进行采样，获得采样数字信号y(m)＝x_h(mΔt₁)；

所述低速ADC的采样频率与低通滤波器h(t)的带宽相同，其中，Δt₁＝1/Fs为低速ADC采样间隔；