[发明专利]一种基于时频分析的宽带雷达误差校准方法

说明书

本发明提供一种基于时频分析的宽带雷达误差校准方法，该方法包括以下步骤：步骤一：获取模拟宽带雷达脉冲回波信号，被分别转入宽带雷达接收通道与宽带雷达参考通道过程中部分失真，得到宽带雷达接收信号与宽带雷达参考信号；对宽带雷达接收信号进行相参积累，得到宽带雷达脉冲积累信号；步骤二：对宽带雷达脉冲积累信号进行短时傅里叶变换后过滤干扰信号，并对其进行逆短时傅里叶变换得到宽带雷达校准信号；步骤三：采用基于幅相拟合的FIR滤波器设计方法，得到宽带雷达校准滤波器；步骤四：对宽带雷达实测回波信号进行分段，对宽带雷达实测回波信号每一段数据使用基于重叠保留法的快速傅里叶变换来实现快速卷积运算得到校准实测回波信号。

技术领域

本发明涉及雷达领域，特别是涉及一种基于时频分析的宽带雷达误差校准方法。

背景技术

随着我国低空空域开放政策的推进，无人机以井喷式速度发展。然而，由于管理不规范、处置不及时等原因，无人机“黑飞”现象屡禁不止，给重要目标防护、大型活动安保、航空秩序维护等带来诸多隐患。因此，对无人机的探测及识别技术成为当前研究的热点。雷达可以获取目标尺寸、形状、距离、方位、速度、微多普勒等信息，在无人机探测与识别中具有独特优势。

幅相误差是制约雷达性能提高的瓶颈，传统的宽带雷达误差校准一般采用FIR滤波器。首先产生理想的宽带校准信号，分别注入参考通道和接收通道中；然后采用基于幅相拟合的FIR滤波器设计方法得到校准滤波器；最后使用校准滤波器与实测信号进行卷积，从而实现阵列误差校准。

传统雷达校准方法存在以下缺点：一是受限于信号源发射功率，校准信号的信噪比较低，期望频率响应受噪声的影响较大；二是雷达实际工作电磁环境复杂，存在移动通信、民航、卫星、广播等多种信号，对校准信号造成干扰，导致在干扰频率处，期望响应难以准确反应接收通道的真实特性；三是校准滤波器阶数较高时，将占用了大量的硬件资源，导致在FPGA难以实现。可见，传统雷达校准方法只适用于校正源功率较强、频谱较为纯净的理想环境，而在电磁频谱分布密集、有意无意干扰并存的城市环境中，校准效果显著下降，且对FPGA性能要求较高，在工程实现中有一定难度。

发明内容

本发明提供了一种基于时频分析的宽带雷达误差校准方法，以解决上述问题：校准信号的信噪比较低，期望频率响应受噪声的影响较大；不能适用于多种复杂情况；对FPGA性能要求较高，在工程中难以实现。

为解决上述技术问题，本发明是按如下方式实现的：一种基于时频分析的宽带雷达误差校准方法，所述方法包括以下步骤：

步骤一：获取模拟宽带雷达脉冲回波信号，所述模拟宽带雷达脉冲回波信号为理想线性调频信号；所述理想线性调频信号被转入宽带雷达接收通道过程中部分失真，得到宽带雷达接收信号r^(k)(t)，所述理想线性调频信号被转入宽带雷达接收通道过程中得到宽带雷达参考信号r_ref(t)，其中，k为噪声强度和信噪比需求，t为所述理想线性调频信号的持续时间；对所述宽带雷达接收信号r^(k)(t)进行相参积累，得到宽带雷达脉冲积累信号；

步骤二：对所述宽带雷达脉冲积累信号进行短时傅里叶变换后过滤干扰信号，并对其进行逆短时傅里叶变换得到宽带雷达校准信号

步骤三：根据所述宽带雷达参考信号r_ref(t)与所述宽带雷达校准信号得到宽带雷达校准滤波器的期望频率响应，采用基于幅相拟合的FIR滤波器设计方法，得到宽带雷达校准滤波器h(n)；

步骤四：对宽带雷达实测回波信号x(n)进行分段，对所述宽带雷达实测回波信号x(n)每一段数据使用基于重叠保留法的快速傅里叶变换来实现快速卷积运算得到校准实测回波信号y(n)。

进一步地，所述理想线性调频信号、所述宽带雷达接收通道、所述宽带雷达参考通道分别采用相参时钟源。

进一步地，所述理想线性调频信号为：