[发明专利]基于空时编码的频率分集阵列雷达距离分辨率增强方法

说明书

本发明属于雷达信号处理技术领域，具体公开了一种基于空时编码的频率分集阵列雷达距离分辨率增强方法，通过频率分集阵列发射线性调频信号，通过驻定相位原理获得发射方向图的角度‑频率二维频谱，通过分析角度和频率间的线性关系设计二维空时编码，通过二维空时编码使各脉冲对应的有效频段发生偏移，通过相干脉冲积累合成带宽实现距离分辨率的提高。

技术领域

本发明涉及雷达信号处理技术领域，尤其涉及频率分集阵列发射分集技术，具体为一种基于空时编码的频率分集阵列雷达距离分辨率增强方法，可用于雷达距离分辨率增强。

背景技术

频率分集阵雷达的概念由Antonik和Wick等人于IEEE国际雷达会议上提出。相比于传统相控阵雷达固定的发射频率和单一角度指向的发射波束而言，频率分集阵雷达相邻通道间发射信号的载频存在微小的频移，可形成距离-角度二维耦合的发射方向图。相比于传统多输入多输出MIMO雷达正交波形组的发射模式而言，频率分集阵各阵元发射单一波形，可实现单脉冲内全空域自动扫描，进行空域全覆盖。

频率分集阵利用其宽发窄收的特性，在单一波形的发射条件下实现全空域探测，可广泛应用在广域预警雷达上，有效解决了MIMO雷达理想正交波形组在实际工程中难以应用的问题，此外，在发射线性调频信号LFMs时，频率分集阵接收端高分辨距离像的距离副瓣在无窗函数加权的条件下可低于-45dB。频率分集阵雷达的超低副瓣特性极大地提高了雷达系统在强杂波环境下的弱小目标检测能力。

然而频率分集阵的宽角度覆盖优势以牺牲距离分辨率为代价。频率分集阵发射信号经接收端匹配滤波处理，可形成等效发射波束，其波束主瓣对应的等效发射带宽，与发射信号带宽相比有所下降，直接导致距离分辨率降低。而距离分辨率下降不利于目标的高精度参数估计，也给后续的目标检测、定位和识别造成困难。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于空时编码的频率分集阵列雷达距离分辨率增强方法，通过设计二维空时编码，实现了频率分集阵雷达高分辨距离像的距离分辨率的增强。

本发明的技术思路是：通过频率分集阵列发射线性调频信号，通过驻定相位原理获得发射方向图角度-频率二维频谱，通过分析角度和频率间的线性关系，通过设计二维空时编码使各脉冲对应的有效频段发生偏移，通过相干脉冲积累合成带宽实现距离分辨率的提高。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现。

基于空时编码的频率分集阵列雷达距离分辨率增强方法，包括以下步骤：

步骤1，设频率分集阵列雷达的发射端由M个发射阵元组成，阵元间以半波长为间隔等距分布；所有发射阵元同时发射信号，且各发射阵元的发射信号载频存在固定的频率偏移；获取每个发射阵元的发射信号，进而得到频率分集阵在时间t、角度θ处的发射合信号；

步骤2，根据驻定相位原理，将发射合信号s(t，θ)从时域变换到频域，得到发射合信号的频域表示s(f，θ)，据此获得频率分集阵的角度与频率间的线性关系；

步骤3，根据频率分集阵的角度与频率间的线性关系，设计阵元维和脉冲维的二维空时编码；

步骤4，采用所述二维空时编码对每个子脉冲发射信号进行相位加权，得到空时编码后每个子脉冲的阵列发射合信号；将M个空时编码后子脉冲的阵列发射合信号进行相干累加，得到空时编码后相干脉冲串的发射合信号，即为距离分辨率增强的发射信号。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)本发明通过采用线性调频信号的发射模式，利用驻定相位原理实现发射方向图的时频变换，通过研究频率分集阵二维频谱中发射频率和空间角度的解析表达式，得到频率和角度间一一对应的线性关系，为后续的二维空时编码设计奠定理论基础。