[发明专利]一种雷达多域捷变波形设计方法及其稀疏恢复处理方法

说明书

本发明涉及雷达捷变波领域，具体涉及一种雷达多域捷变波形设计方法及其稀疏恢复处理方法基于脉间重频、工作载频及发射天线顺序进行多域捷变；雷达多域捷变波形稀疏恢复处理方法利用待观测场景中目标的稀疏先验信息完成对目标参数的准确重构；通过本发明的方案，有效改善雷达抗干扰能力、并能提升雷达电磁兼容潜能，提升波形的距离分辨、速度分辨、角度分辨及速度解模糊性能，解决因捷变波形欠采样而带来的欠定估计问题，避免传统匹配处理方法产生的高旁瓣现象，并能实现对目标参数的高精度估计。

技术领域

本发明涉及雷达捷变波领域，具体涉及一种雷达多域捷变波形设计方法及其稀疏恢复处理方法。

背景技术

捷变波形是改善雷达抗干扰、提升雷达探测能力的一种有效途径，相比传统雷达固定参数波形，捷变波形通过在工作载频、信号编码、极化方式等维度对波形参数进行非线性调制，可以降低有效雷达信号被截获概率，改善雷达抗干扰能力；同时，由于波形参数捷变后提供的更多观测自由度，也给雷达的高分辨探测奠定了基础。然而，目前围绕雷达捷变波形的研究大多停留在单一域捷变，导致波形自由度低，抗干扰能力和探测性能还有待提高。

针对捷变波形的相参处理，传统匹配滤波方法计算复杂度低，计算结果稳定，但由于多域捷变导致回波信号在各维度存在数据随机缺失，匹配滤波方法会产生欠定估计问题，出现旁瓣较高的现象，即估计谱中出现类似噪声的旁瓣随机起伏(伪峰)，当伪峰幅度较大时可能被当成小目标造成虚警、也可能掩盖其它弱小目标。

发明内容

针对上述当前捷变联合波形的自由度低，抗干扰能力和探测性能问题，提供改善目标检测性能及抑制旁瓣的一种雷达多域捷变波形设计方法及其稀疏恢复处理方法。

为解决上述技术问题，本发明提供一种雷达多域捷变波形设计方法，构建脉间重频编码、工作载频编码及发射天线顺序编码的多域捷变波形编码模式，根据目标场景探测需求设计所需的波形参数，通过多域捷变波形编码模式得到回波信号。

进一步的，其中构建脉间重频编码根据目标场景所需测速范围设计重频抖动参数包括：在经典脉冲雷达波形基础上，使每个脉冲的起始时刻在固定脉冲重复间隔前后随机抖动，设置脉间重频后两个相邻脉冲间的间隔为T_l，定义欠采样因子为时域欠采样点数为N＝Lγ，重频抖动后波形的最大不模糊速度为最大不模糊速度由ξ决定；要求相邻两脉冲时间上不重合，依据以上准则设计及ξ；

其中，T为固定脉冲重复间隔；为第l个脉冲的时间控制码字，且在取值范围内服从独立同一分布；ξ为最小时间抖动间隔；L为脉冲个数；λ为波长；T_l为两个相邻脉冲间的间隔。

进一步的，其中构建脉工作载频编码根据目标场景所需的距离分辨率设计载频捷变参数包括：设置第l个脉冲的工作载频为f_l，的最大取值为M，精细距离像分辨率为要求脉冲带宽大于最小调频间隔，依据以上标准来设计与Δf；

其中，f₀为初始载频；为第l个脉冲的频率控制码字，在取值范围内服从独立同一分布；Δf是最小跳频间隔；M为载频捷变点数，M由决定；c为光速。

进一步的，其中构建发射天线顺序编码根据目标场景的侧角精度设计空域捷变参数包括：基于时分复用MIMO等间隔线阵体制，发射天线依照序号发射，两个相邻脉冲之间因发射天线产生的波程差为d_l，角度分辨率为角度分辨率由H决定；依据以上标准来发射天线及接收天线的数量；

其中d_t为相邻发射天线间距；为空间控制码字，在取值范围内服从独立同一分布；θ为方位角；H为定义虚拟通道的数量，即发射天线及接收天线的数量乘积；其中d_r表示相邻接收天线的间距。

进一步的，多域捷变波形编码模式联合实现，根据设计的编码模式，设有I个接收阵元，在下混频并忽略高次相位项后，点目标在多域捷变波形编码模式下的第l个脉冲，得到的第i个接收阵元的回波信号可以表示为：