[发明专利]捷变频雷达的高分辨多普勒重构方法

权利要求书

1.一种捷变频雷达高分辨多普勒重构方法，其特征包括如下：

1)根据传统脉冲多普勒雷达回波信号模型，获得捷变频雷达原始的回波信号并对该雷达回波信号做脉冲压缩处理，得到脉冲压缩处理后的回波信号

2)对脉冲压缩处理后回波信号进行距离补偿：

2a)以补偿精度ΔR对目标距离所在区间进行划分，得到划分后的距离网格r，其中，r₀为距离网格的中心位置，Δr表示被划分的距离区间长度；

2b)利用距离网格r构造与回波信号中距离项相关的补偿矩阵y，其中第i个补偿向量表示为：其中，i表示索引序列，j表示虚数单位，表示区间被划分的个数，f_m表示发射脉冲时使用的载频，r_i表示区间中第i个距离元素，C表示光速；

2c)从脉冲压缩处理后的回波信号中取出某一个距离单元的信号，依次与补偿矩阵y中的向量相乘，得补偿后的信号矩阵s_c；

3)获取一个距离单元的高分辨距离与最佳补偿后的信号：

3a)以精度Δv对目标速度所在区间进行划分，得到划分后的速度网格根据构造出适用于捷变频雷达相参积累的字典矩阵Ψ，其中，v₀表示速度网格的中心位置，表示被划分的速度区间长度；

3b)将步骤2)得到的补偿后的信号矩阵s_c投影在该字典矩阵Ψ上，得到向量β；

3c)寻找向量β中最大值的位置索引λ，该位置索引在补偿向量y_i中所对应的元素r_λ即为目标的高分辨距离；

3d)将在信号矩阵s_c中与索引λ对应的信号s_λ作为最佳补偿后的信号；

4)利用最佳补偿后的信号s_λ在多普勒变换域中的稀疏性，得到求解此类稀疏信号的压缩感知模型：s_λ＝Ax＝AΦα＝Ψα，其中，A为观测矩阵，x为目标多普勒信息的时域信号，Φ为超完备正交基矩阵，α为x在Ψ上的稀疏投影向量；

5)通过正交匹配追踪算法对压缩感知模型进行非线性求解，得到信号s_λ在变换域上的近似稀疏投影向量由和超完备正交基矩阵Φ得到目标多普勒信息的时域信号完成对目标多普勒信息的重构。

2.根据权利要求1所述的方法，其中1)中脉冲压缩处理后的回波信号表示为：

其中，K为回波中目标的总个数，T_p为脉冲宽度，f_q为第q个发射脉冲载频，表示快时间，即雷达在每个脉冲重复周期PRT内对回波进行采样的时间，j表示虚数单位，γ为调频率，τ_k为第k个目标回波信号到达雷达接收机的时延，a_k表示第k个目标回波的幅度，r_k为第k个目标到雷达的距离，v_k为第k个目标的速度，PRT为脉冲重复周期。

3.根据权利要求2所述的方法，对2a)中划分后的距离网格r，表示如下：

4.根据权利要求3所述的方法，其中2c)中得到的补偿后信号矩阵s_c，表示如下：

s_c＝{s₁,s₂,...,s_i,...,s_N}，

其中，s_i为补偿后的信号矩阵s_c中的第i个补偿后的信号：

上式中，u_l表示脉冲压缩处理后信号的第l个距离单元内的信号，y_i表示补偿矩阵中第i个补偿向量，f_m表示发射脉冲的载频序列，R和V分别表示第l个距离单元内目标实际的距离和速度，PRT表示脉冲重复周期，C表示光速，r_i表示距离网格中第i个元素，i＝1,2,3,...N，l＝1,2,3,...,L，q＝[1,2,3,...,Q]，L表示距离单元总个数，Q表示一个相参处理周期内发射的脉冲数。