[发明专利]利用先验信息的宽带频率捷变角度超分辨方法

摘要

本发明公开了一种利用先验信息的宽带频率捷变角度超分辨方法，主要解决现有技术在海面多径环境下仰角估计精度低的问题。其实现步骤是：1）雷达接收不同载频的回波，获得不同载频的采样数据矢量；2）利用采样数据矢量计算所有频点的采样协方差矩阵，计算多频联合采样协方差矩阵；3）利用海面参数估计海面反射系数；4）计算搜索角度对应的回波路程差；5）利用反射系数和路程差获得所有频点的合成导向矢量；6）利用合成导向矢量构造多频联合投影矩阵；7）利用多频联合采样协方差矩阵和多频联合投影矩阵进行一维角度搜索，获得目标角度。本发明提高了雷达对低空目标的角度分辨力，可用于舰载雷达在多径环境下的波达方向估计。

主权项

1.一种利用先验信息的宽带频率捷变角度超分辨方法，包括如下步骤：（1）雷达天线向搜索空域连续发射不同载频的频率捷变脉冲信号，雷达天线俯仰方向上包含N个阵元的等距线阵接收M个不同载频的回波脉冲信号；（2）对M个不同载频的回波脉冲进行采样，将N个阵元在第m个频点上的目标距离单元的采样数据x_m(1),x_m(2)…x_m(N)，排列成第m个频点的N×1维采样数据矢量X_m：X_m=[x_m(1),x_m(2)…x_m(N)]^T，其中，m=1,2,…M，[]^T表示矩阵的转置；（3）利用采样数据矢量X_m，计算第m个频点的采样协方差矩阵R_m：Rm=XmXmH,]]>式中，[]^H表示矩阵的共轭转置；（4）将采样协方差矩阵R_m的转置矩阵顺序排列，获得MN×N维多频联合协方差矩阵R_XX：RXX=R1TR2T...RMTT;]]>（5）根据海面参数、天线极化方式以及信号擦地角的大小，估计海面的镜面反射系数ρ；（6）利用雷达测量获得的目标距离R₀、反射面高度hs和天线高度ha，计算直射路径和反射路径的路程差ΔR：ΔR=(ha-hs)(ha+R0sinθ-hs)R0,θ∈[α,β],]]>式中，θ为直达波方向的搜索角度，[α,β]为已知的雷达角度搜索范围，α为最小搜索角度，β为最大搜索角度；（7）根据海面多径模型，利用路径差ΔR和步骤（5）中的镜面反射系数ρ，构造第m个频点的合成导向矢量b_m(θ)，获得M个不同载频的合成导向矢量b₁(θ),b₂(θ),…b_M(θ)；（8）利用M个不同载频的合成导向矢量b₁(θ),b₂(θ),…b_M(θ)，计算N×MN维多频联合投影矩阵T(θ)：T(θ)=b1(θ)b1H(θ)b1H(θ)b1(θ)b2(θ)b2H(θ)b2H(θ)b2(θ)...bM(θ)bMH(θ)bMH(θ)bM(θ);]]>（9）利用多频联合投影矩阵T(θ)和步骤（4）中的多频联合采样协方差矩阵R_XX，通过对θ的一维搜索，获得回波信号的仰角估计值为：θ^=maxθ∈[α,β]tr(T(θ)RXX)]]>=maxθ∈[α,β]Σm=1Mtr(bm(θ)bmH(θ)RmbmH(θ)bm(θ)),]]>其中，表示最大值对应的θ，tr()表示矩阵的迹。