[发明专利]一种非理想环境下的雷达回波信号多通道FRI欠采样方法

说明书

一种非理想环境下的雷达回波信号多通道FRI欠采样方法，该方法采用多通道混频滤波的采样结构，分别获取雷达发射脉冲信号和雷达回波信号多组离散分布的傅里叶系数信息，并利用所获取样本之间的相关性，消除滤波器非理想效应的影响，进而实现对目标参数的高精度估计。通过仿真实验表明，本发明方法能够消除滤波器的非理想效应，并且可以高精度地估计出目标参数信息，相比于现有的雷达信号FRI采样方法，本发明方法在非理想环境下具有更高的参数估计精度，系统的抗噪性和稳定性更好。

技术领域

本发明涉及信号处理技术领域，具体涉及一种非理想环境下的雷达回波信号多通道FRI欠采样方法。

背景技术

在信号处理技术领域中，Nyquist采样定理要求信号的采样频率需大于2倍的信号频域，这样才可以从采样样本中重构出原信号。随着现代雷达技术的发展，雷达领域中的信号通常以高带宽为特点，如果还是使用Nyquist采样定理对其进行采样需要很高的采样频率，给模拟数字转换器(ADC)的设计、以及后续的数字信号处理和传输过程带来巨大的压力。此外，极高速的ADC器件制作困难且价格昂贵，因此有限信息率(Finite Rate ofInnovation，简称FRI)采样理论应运而生。FRI采样理论可以很大程度上减小信号所需的采样频率，十分适合运用在雷达信号等高带宽信号的接收系统中。

当前，已有许多研究将FRI采样理论应用于雷达信号上：以色列的Eldar研究团队于2010年针对任意形状的雷达脉冲流，提出了一种多通道的采样结构，并成功重构出了雷达信号的时延参数；2013年Eldar团队又提出一种多通道的雷达信号欠采样系统，用于采集雷达信号的频域信息并重构信号；国内的研究主要有哈尔滨工业大学和西安电子科技大学雷达信号处理国家实验室为主，将FRI采样理论广泛应用于雷达领域中。但是，典型的FRI采样方法只能获取待测信号的一段连续的傅里叶系数，通过特定算法可以重构出待测信号，但在实际应用中由于各种干扰的存在，重构的结构不是特别精确。此外，目前的雷达信号FRI采样方法的研究中普遍假设系统中的滤波器是理想的，或者接近于理想的。然而，在实际应用中，这种理想的滤波器是不存在的。由于滤波器等物理元器件的非理想效应，导致当前的雷达信号FRI采样系统普遍存在参数估计精度低、抗噪性差的问题。在各种干扰中，由于采样核函数即滤波器带来的非理想效应对信号重构影响很大。综上所述，如何在非理想环境下，尤其是滤波器等物理元器件非理想的情况下，获取雷达信号的多段连续的傅里叶系数并消除滤波器的非理想效应，是影响雷达信号FRI采样系统性能的一个重要问题。

发明内容

为了克服已有技术的不足，针对现有雷达信号FRI采样方法在存在噪声、物理元器件非理想效应等非理想环境下参数估计精度较低的问题，本发明提出一种非理想环境下的雷达回波信号多通道FRI欠采样方法，该方法采用多通道混频滤波的采样结构，分别获取雷达发射脉冲信号和雷达回波信号多组离散分布的傅里叶系数信息，并利用所获取样本之间的相关性，消除滤波器非理想效应的影响，进而实现对目标参数的高精度估计。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种非理想环境下的雷达回波信号多通道FRI欠采样方法，包括以下步骤：

步骤一，雷达回波信号的接收建模，考虑主动式脉冲雷达探测L个静止点目标的场景，雷达发射脉冲为h(t)，那么雷达接收机收到的单个周期回波信号表示为：

其中，t∈[0,T)为观测时间，表示脉冲重复周期，为雷达回波信号的时延和幅度参数，分别代表了被测点目标的散射系数和距离信息；假设目标的时延参数t_l都位于离散化的时间网格上，即t_l＝Tn/N，其中N为时间网格数，n为正整数；

步骤二，构建雷达回波信号的采样系统结构，对多通道采样结构参数进行设置，步骤如下：