[发明专利]捷变频雷达的高分辨多普勒重构方法

摘要

本发明公开了一种基于稀疏重构算法的捷变频雷达目标高分辨多普勒信息重构方法，主要解决传统信号相参积累方法无法完成对捷变频体制下雷达回波进行目标多普勒信息的提取的问题。其实现方案是：通过构建距离补偿矩阵与字典矩阵，对回波作距离补偿；再将补偿后的回波信号与字典矩阵作相关运算，寻找最佳补偿，获取目标的高分辨距离，同时实现对信号的降维处理；然后通过正交匹配追踪算法对补偿后的信号进行高分辨多普勒信息的重构。与现有方法相比，本发明对目标特征的重构具有更高的精度和稳定性，并且提升了重构过程的计算速度和信号处理的实时性，可用于雷达的实时信号处理系统设计、雷达抗干扰、电子侦察和对抗。

主权项

1.一种捷变频雷达高分辨多普勒重构方法，其特征包括如下：1)根据传统脉冲多普勒雷达回波信号模型，获得捷变频雷达原始的回波信号并对该雷达回波信号做脉冲压缩处理，得到脉冲压缩处理后的回波信号2)对脉冲压缩处理后回波信号进行距离补偿：2a)以补偿精度ΔR对目标距离所在区间进行划分，得到划分后的距离网格r，其中，r₀为距离网格的中心位置，Δr表示被划分的距离区间长度；2b)利用距离网格r构造与回波信号中距离项相关的补偿矩阵y，其中第i个补偿向量表示为：其中，i表示索引序列，j表示虚数单位，表示区间被划分的个数，f_m表示发射脉冲时使用的载频，r_i表示区间中第i个距离元素，C表示光速；2c)从脉冲压缩处理后的回波信号中取出某一个距离单元的信号，依次与补偿矩阵y中的向量相乘，得补偿后的信号矩阵s_c；3)获取一个距离单元的高分辨距离与最佳补偿后的信号：3a)以精度Δv对目标速度所在区间进行划分，得到划分后的速度网格根据构造出适用于捷变频雷达相参积累的字典矩阵Ψ，其中，v₀表示速度网格的中心位置，表示被划分的速度区间长度；3b)将步骤2)得到的补偿后的信号矩阵s_c投影在该字典矩阵Ψ上，得到向量β；3c)寻找向量β中最大值的位置索引λ，该位置索引在补偿向量r中所对应的元素r_λ即为目标的高分辨距离；3d)将在信号矩阵s_c中与索引λ对应的信号s_λ作为最佳补偿后的信号；4)利用最佳补偿后的信号s_λ在多普勒变换域中的稀疏性，得到求解此类稀疏信号的压缩感知模型：s_λ＝Ax＝AΦα＝Ψα，其中，A为观测矩阵，x为目标多普勒信息的时域信号，Φ为超完备正交基矩阵，α为x在Ψ上的稀疏投影向量；5)通过正交匹配追踪算法对压缩感知模型进行非线性求解，得到信号s_λ在变换域上的近似稀疏投影向量由和超完备正交基矩阵Φ得到目标多普勒信息的时域信号完成对目标多普勒信息的重构。