[发明专利]步进频信号固定主瓣宽度的低旁瓣加权系数设计方法

说明书

本发明涉及一种步进频信号固定主瓣宽度的低旁瓣加权系数设计方法，包含：S1、设定步进频信号的约束的主瓣宽度；S2、利用距离自相关函数，将步进频信号的最大旁瓣最小化约束条件转化为凸优化问题；S3、利用凸优化进行加权系数的求解；S4、对步进频信号的回波基带数据进行频域加窗，并进行逆傅里叶变换，求得固定主瓣宽度后的低旁瓣一维高分辨距离像。本发明改善了步进频信号的旁瓣抑制问题，同时可适应于固定分辨力情况下的步进频信号的旁瓣抑制问题；并且可改善强杂波干扰环境中降低杂波旁瓣对目标信号的影响。

技术领域

本发明属于雷达信号处理技术领域，具体涉及一种步进频信号固定主瓣宽度的低旁瓣加权系数的设计方法。

背景技术

现有技术中，对于高分辨率波形信号，如线性调频信号、多相码信号、步进频信号等，其固有缺陷都是通过匹配滤波器之后的输出有较高的距离旁瓣。在多目标环境中，强目标回波的输出旁瓣很可能混淆或者掩盖弱目标回波的主峰，从而影响对弱目标的探测和分辨。为了提高分辨目标的能力，因此必须采用旁瓣抑制或加权技术。

在对信号进行匹配滤波或者步进频信号合成高分辨率距离像的过程中，如果旁瓣过高会影响对目标的检测。传统的旁瓣抑制方法通常采用时域或频域加窗方法，如Hamming窗函数或Kaiser窗函数等。但是这些加窗方法侧重于得到高的主旁瓣比，加窗后的旁瓣得到抑制，但输出主瓣有不同程度的展宽，并且对主瓣展宽的程度不可控，从而导致分辨力降低，且降低量未知。在目标的要害部位定位、目标精确成像、多目标分辨等应用场合中，对距离分辨力要求苛刻。

因此，为了兼顾旁瓣抑制和高距离分辨力需求，本发明提出一种步进频信号固定主瓣宽度的低旁瓣加权系数设计方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种步进频信号固定主瓣宽度的低旁瓣加权系数设计方法，改善了步进频信号的旁瓣抑制问题，同时可适应于固定分辨力情况下的步进频信号的旁瓣抑制问题；并且可改善强杂波干扰环境中降低杂波旁瓣对目标信号的影响。

为了达到上述目的，本发明提供一种步进频信号固定主瓣宽度的低旁瓣加权系数设计方法，包含以下步骤：

S1、设定步进频信号的约束的主瓣宽度；

S2、利用距离自相关函数，将步进频信号的最大旁瓣最小化约束条件转化为凸优化问题；

S3、利用凸优化进行加权系数的求解；

S4、对步进频信号的回波基带数据进行频域加窗，并进行逆傅里叶变换，求得固定主瓣宽度后的低旁瓣一维高分辨距离像。

所述的S1中，步进频信号的一个波形周期由N个脉冲组成，每个脉冲宽度为T_p，并进行N点频域采样，则步进频信号对应的时间分辨率为Δt＝T_p/N，主瓣宽度为T_D＝hΔt＝hT_p/N，其中，h＝2,3,…。

所述的S2中，具体包含以下步骤：

步进频信号对点目标的回波延时为τ，步进量为Δf，第n个脉冲步进量为f_n＝(n-1)Δf，n＝0,1,2,…,N-1，且频点对应的加权系数为ω，则加权的距离自相关函数为：

加权系数ω的向量表示为：

ω＝[ω₀ ω₁ … ω_N-1]^T；

步进频信号一个波形周期的基带信号表示为：

a(τ)＝[exp(j2πf₀τ),exp(j2πf₁τ),…,exp(j2πf_N-1τ)]^T；