[发明专利]基于时域去斜和压缩感知的雷达距离超分辨方法

说明书

本发明公开了基于时域去斜和压缩感知的雷达距离超分辨方法，包括以下步骤：1）对雷达目标的线性调频回波信号即LFM回波信号进行时域去斜以及稀疏表示处理，获得已处理时域去斜信号；2）对已处理时域去斜信号进行低维线性观测；3）对已处理时域去斜信号中未知的稀疏幅度向量，解算其最大后验概率估计，得到目标回波信号的幅度，据此得到目标距离并实现雷达距离超分辨。在雷达信号带宽相同的条件下，本发明突破了常规距离分辨的瑞利限，实现了距离超分辨，具有更高的距离分辨能力；本发明的距离超分辨改善了雷达目标检测、成像、以及分类识别的性能。

技术领域

本发明涉及雷达的距离分辨，具体为一种基于LFM回波信号时域去斜和压缩感知的雷达距离超分辨方法。

背景技术

距离分辨率是雷达系统的一个重要指标，提高距离分辨能力是雷达目标检测、成像、以及分类识别的基础。雷达通常发射大时宽带宽积信号，通过匹配滤波或相关处理提高距离分辨能力，此时距离分辨率Δr＝c/(2B)，Δr又称为常规距离分辨的瑞利限，若要进一步改善距离分辨率，则需要增加信号带宽B，这在实际中经常难以实现，因此在不增加信号带宽B的情况下研究距离超分辨方法具有重要意义。

因此，本发明提供一种基于LFM回波信号时域去斜和压缩感知的雷达距离超分辨方法，用来实现距离超分辨。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于LFM回波信号时域去斜和压缩感知的雷达距离超分辨方法，在雷达信号带宽相同的条件下，本发明突破了常规距离分辨的瑞利限，实现了距离超分辨；距离超分辨改善了雷达目标检测、成像、以及分类识别的性能。

为达到上述目的，根据本发明的一个方面，本发明提供如下技术方案：

基于时域去斜和压缩感知的雷达距离超分辨方法，包括以下步骤：

1)对雷达目标的线性调频回波信号即LFM回波信号进行时域去斜以及稀疏表示处理，获得已处理时域去斜信号；

2)对已处理时域去斜信号进行低维线性观测；

3)对已处理时域去斜信号中未知的稀疏幅度向量，解算其最大后验概率估计，得到目标回波信号的幅度，据此得到目标距离并实现雷达距离超分辨。

本发明进一步设置为：所述步骤1)对雷达目标的线性调频回波信号即LFM回波信号进行时域去斜以及稀疏表示处理，获得已处理时域去斜信号，具体为，

1-1)设雷达发射的LFM信号u(t)为，

式中，t为时间，a₀为LFM信号的幅度，T₀为LFM信号的时宽，j为虚数单位，j²＝-1，γ为LFM信号的调频斜率，γ＝B/T₀，B为LFM信号的带宽，rect(·)为矩形函数，rect(t)＝1,-1/2≤t≤1/2；

1-2)设雷达探测距离上有M个静止点目标，这M个静止点目标的回波信号s_e(t)为，

式中，a_m为第m个静止点目标回波信号的幅度，m＝1,2,...,M，M为自然数，t_m＝2R_m/c为第m个静止点目标回波信号的双程时延，R_m为第m个静止点目标的距离，c为光速；

1-3)设LFM参考信号s_r(t)为，

式中，t_d为雷达到观测场景中心的双程时延，T₁为LFM参考信号的时宽；

1-4)设雷达观测场景长度为ΔR，则，