[发明专利]任意时间间隔脉冲编码雷达的信噪比提升方法

说明书

本发明公开了一种任意时间间隔脉冲编码雷达的信噪比提升方法，主要解决现有技术占空比单一，且难以工程实现的问题。其方案是：在单脉冲重复周期内发射多脉冲信号，组成任意占空比小于百分之五十的脉冲编码信号S_t，根据S_t模拟SAR回波信号得到接收窗内原始的混叠回波信号；根据S_t的占空比确定单位时间宽度T₀，并以其对接收窗口和待求解回波信号进行分块，构建多元线性方程组；将该多元线性方程组划分为M个子方程组，分别求每组回波信号；对每组回波信号中相同脉冲重复周期的回波信号进行相干叠加，得到信噪比提升后的回波信号。本发明扩大了雷达发射的脉冲编码信号占空比的选用范围，增强了工程上的适用性，可用于目标识别。

技术领域

本发明属于数字信号处理技术领域，特别涉及一种雷达回波信号信噪比提升方法，可用于目标识别、地形测绘、海洋观测、灾情预报、农作物评估及天体观测。

背景技术

合成孔径雷达是一种全天时、全天候的远程探测手段，具有对目标进行成像的能力。雷达图像信噪比SNR是用来衡量一幅雷达图像成像质量重要的指标之一，其直接决定了是否可以从雷达图像中获取准确的目标信息。在军用方面有战场侦察、目标识别、对地攻击等，而在民用方面有地形测绘、海洋观测、灾情预报、农作物评估、天体观测等。

雷达图像质量的高低直接决定了SAR在军事和民用等方面的应用价值。衡量一幅SAR图像质量的核心指标之一是雷达图像的信噪比，其与雷达平均发射功率密切相关。最简单直接提高雷达平均发射功率的方法就是增加发射信号的峰值功率或者脉冲宽度，但是采用高峰值的功率发射机会导致雷达设备复杂，体积重量增大，且高峰值的脉冲信号易被干扰设备截获。采用增加脉冲宽度的方法会在当脉冲重复频率固定时加大雷达的近距离观测盲区。

王岩飞等人在“雷达脉冲编码理论方法及应用[J].雷达学报,2019,8(1):1–16.doi:10.12000/JR19023.”中提出脉冲编码理论，通过提高发射信号占空比，来改善雷达图像的信噪比，从而提高图像质量。即将原来一个脉冲重复周期内发射的单脉冲信号换成一组以一个脉冲宽度或者两个脉冲宽度为间隔分布的多脉冲信号，再通过对各个接收窗内混叠的回波进行解算处理，恢复出尽可能多的对应单脉冲信号的完整回波，最后将恢复出的各组完整回波进行相干叠加达到提高雷达回波信噪比的目的。该方法由于脉冲间隔为单个和两个脉冲宽度分别代表雷达发射信号的占空比为百分之五十和百分之三十三，因而存在两方面的不足：首先，百分之五十的高占空比工作状态对于雷达系统来说是很难达到的，其次，这种编码方法要求雷达只能以上述两种占空比状态工作，难以在实际的工程中实现，即使能够实现，适用性也较差。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提出一种任意时间间隔脉冲编码雷达的信噪比提升方法，以扩大雷达发射的脉冲编码信号占空比的选用范围，增强适用性，易于实际工程应用。

为实现上述目的，本发明的技术方案包括如下：

(1)在单脉冲重复周期内发射多脉冲信号，组成任意占空比小于百分之五十的脉冲编码信号S_t，根据该脉冲编码信号，模拟SAR回波信号，得到原始的混叠回波信号S_r(t_r,t_a)；

(2)根据脉冲编码信号S_t的占空比确定出一个单位时间宽度T₀，并以该单位时间宽度分别对接收窗口与回波信号进行分块；

(3)根据分块后的接收窗口和回波信号，构建多元线性方程组LX＝R，其中L是各个接收窗口的观测矩阵，X是需要被恢复出来的完整回波，R是各个接收窗口的混叠回波信号；

(4)将(3)建立的多元线性方程组划分为M个子方程组l_mX_m＝r_m，分别求解每组回波信号X_m；