一种基于相关性的捷变频雷达旁瓣抑制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于相关性的捷变频雷达旁瓣抑制方法，构造捷变频雷达稀疏场景下的一个粗分辨距离单元的回波信号模型，包括观测信号和字典矩阵；对回波信号进行脉间相参处理获取速度、距离信息；利用回波信号与字典矩阵的相关性得到旁瓣抑制矩阵；采用旁瓣抑制矩阵抑制相参处理后的信号旁瓣，实现目标检测。本发明专利技术步骤简明，逻辑清晰，能够有效抑制旁瓣，精确恢复目标。确恢复目标。确恢复目标。

【技术实现步骤摘要】
一种基于相关性的捷变频雷达旁瓣抑制方法


[0001]本专利技术涉及雷达信号处理领域，特别是涉及一种基于相关性的捷变频雷达旁瓣抑制方法。

技术介绍

[0002]近年来，现代雷达所处的电磁环境越来越复杂，严重威胁雷达的战场生存能力。频率捷变雷达可以针对其所处的电磁环境及目标特点实时地变化信号形式，从而获得更好的探测能力、低截获性能和抗干扰性能。不过，由于雷达信号的载频在脉冲间随机跳变，给信号处理的相参合成带来困难。将压缩感知算法应用于捷变频雷达中，通过构建观测矩阵，就可以恢复重建出高分辨距离
‑
速度的目标场景。然而实际场景中含有大量噪声，使用压缩感知算法重建后往往带有大量旁瓣，会掩盖弱小目标或者导致虚警，严重影响了对目标场景的重构性能。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提出一种基于相关性的捷变频雷达旁瓣抑制方法，以抑制捷变频雷达相参处理结果中的目标旁瓣，提高对目标的检测概率，降低虚警率。
[0004]实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种基于相关性的捷变频雷达旁瓣抑制方法，步骤如下：
[0005]步骤1，构造捷变频雷达稀疏场景下的一个粗分辨距离单元的回波信号模型，包括观测信号和字典矩阵；
[0006]步骤2，对回波信号进行脉间相参处理获取速度、距离信息；
[0007]步骤3，利用回波信号与字典矩阵的相关性得到旁瓣抑制矩阵；
[0008]步骤4，采用旁瓣抑制矩阵抑制相参处理后的信号旁瓣，实现目标检测。
[0009]步骤1，构造捷变频雷达稀疏场景下的一个粗分辨距离单元的回波信号模型，包括观测信号和字典矩阵，具体方法如下：
[0010](A1)感兴趣的粗分辨距离单元中共有G个目标，则捷变频雷达一个CPI中第n个脉冲的回波信号S
r
(n)为：
[0011][0012]其中，β
g
表示第g个目标的散射系数，r
g
和v
g
分别表示其距离和径向速度，T
r
表示脉冲重复周期，f
c
表示初始载频，d
n
表示载频跳变码字，Δf表示频率跳变间隔，c表示光速；
[0013](A2)回波信号模型简化为：
[0014][0015]其中，γ
g
表示散射系数，p表示距离相位因子，q表示速度相位因子；
[0016](A3)一个CPI内N个脉冲的回波信号S
r
(n),n∈{0,1,2,
…
N
‑
1}构成观测信号：
[0017]y
‑
[S(0),S(1),S(2),
…
,S(N
‑
1)]T
[0018](A4)将(A2)得到的回波信号S
r
(n)离散化：
[0019][0020]其中，γ
k,l
表示位于网格(p
k
，q
l
)处的目标散射强度；
[0021]令则
[0022][0023](A5)将(A4)中离散化后的S
r
(n)代入到(A3)中的观测信号得到一个CPI内的回波信号：
[0024][0025]简化得到：
[0026]y＝Ax
[0027]其中y为一个CPI内的观测信号，x＝[γ
0,0 γ
0,1
…
γ
K
‑
1,L
‑1]T
为待恢复的信号，A为字典矩阵：
[0028][0029]步骤2，对回波信号进行脉间相参处理获取速度、距离信息，即通过压缩感知算法重建待恢复的信号x，其中x中的非零元素即包含目标的高分辨距离和速度信息，压缩感知算法利用了回波的幅度和相位信息，重建x的过程即解凸优化问题，具体过程为：
[0030](B1)根据观测信号和字典矩阵构造凸优化问题：
[0031]min|x|1,s.t.y＝Ax+ω
[0032]其中ω为噪声，x为观测空间中目标的散射系数向量，为待恢复的信号；
[0033](B2)使用matlab凸优化工具箱CVX或者正交匹配追踪算法解(B1)凸优化问题得到解x，x中的非零元素即包含目标的高分辨距离和速度信息。
[0034]步骤3，利用回波信号与字典矩阵的相关性得到旁瓣抑制矩阵，具体方法如下：
[0035](C1)计算回波信号与字典矩阵的相关性b：
[0036]b＝A
H
·
y；
[0037]其中A为字典矩阵，y为观测信号，相关性b是长度为KL的列向量；
[0038](C2)根据相关性，得到旁瓣抑制矩阵W：
[0039][0040]其中b0,b1,
…
b
KL
‑1为b中的元素。
[0041]步骤4，采用旁瓣抑制矩阵抑制相参处理后的信号旁瓣，实现目标检测，具体方法如下：
[0042](D1)利用旁瓣抑制矩阵进行重建信号x的调制，即x'＝W
·
x；
[0043](D2)使用最大类间方差法获取x'的阈值T；
[0044](D3)将x'中小于T的值置零，得到一维高分辨距离
‑
速度向量x"；
[0045](D4)将一维高分辨距离
‑
速度向量x"转换为距离
‑
速度二维矩阵，即获得旁瓣抑制后的目标距离、速度信息。
[0046]一种基于相关性的捷变频雷达旁瓣抑制系统，基于所述的捷变频雷达旁瓣抑制方法，实现基于相关性的捷变频雷达旁瓣抑制。
[0047]一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时，基于所述的捷变频雷达旁瓣抑制方法，实现基于相关性的捷变频雷达旁瓣抑制。
[0048]一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，基于所述的捷变频雷达旁瓣抑制方法，实现基于相关性的捷变频雷达旁瓣抑制。
[0049]本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：1)使用压缩感知算法重构目标，无需知道场景目标个数，更加符合实际。2)针对重构的目标中旁瓣过多的问题，引入观测信号与字典矩阵的相关性，构建旁瓣抑制矩阵来实现旁瓣抑制，鲁棒性强，计算复杂度低。
附图说明
[0050]图1为本专利技术捷变频雷达旁瓣抑制方法的流程图。
[0051]图2为仿真实验中相参处理的结果图。
[0052]图3为仿真实验中旁瓣抑制后的结果图。
具体实施方式
[0053]为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0054]一种基于相关性的捷变频雷达旁瓣抑制方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于相关性的捷变频雷达旁瓣抑制方法，其特征在于，步骤如下：步骤1，构造捷变频雷达稀疏场景下的一个粗分辨距离单元的回波信号模型，包括观测信号和字典矩阵；步骤2，对回波信号进行脉间相参处理获取速度、距离信息；步骤3，利用回波信号与字典矩阵的相关性得到旁瓣抑制矩阵；步骤4，采用旁瓣抑制矩阵抑制相参处理后的信号旁瓣，实现目标检测。2.根据权利要求1所述的一种基于相关性的捷变频雷达旁瓣抑制方法，其特征在于：步骤1，构造捷变频雷达稀疏场景下的一个粗分辨距离单元的回波信号模型，包括观测信号和字典矩阵，具体方法如下：(A1)感兴趣的粗分辨距离单元中共有G个目标，则捷变频雷达一个CPI中第n个脉冲的回波信号S
r
(n)为：其中，β
g
表示第g个目标的散射系数，r
g
和v
g
分别表示其距离和径向速度，T
r
表示脉冲重复周期，f
c
表示初始载频，d
n
表示载频跳变码字，Δf表示频率跳变间隔，c表示光速；(A2)回波信号模型简化为：其中，γ
g
表示散射系数，p表示距离相位因子，q表示速度相位因子；(A3)一个CPI内N个脉冲的回波信号S
r
(n),n∈{0,1,2,
…
N
‑
1}构成观测信号：y
‑
[S(0),S(1),S(2),
…
,S(N
‑
1)]
T
(A4)将(A2)得到的回波信号S
r
(n)离散化：其中，γ
k,l
表示位于网格(p
k
，q
l
)处的目标散射强度；令则(A5)将(A4)中离散化后的S
r
(n)代入到(A3)中的观测信号得到一个CPI内的回波信号：
简化得到：y＝Ax其中y为一个CPI内的观测信号，x＝[γ
0,0 γ
0,1
…
γ
K
‑
1,L
‑1]
T
为待恢复的信号，A为字典矩阵：3.根据权利要求2所述的一种基于相关性的捷变频雷达旁瓣抑制方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐朝阳，顾昊，刘照标，田乾元，王林，
申请(专利权)人：中国船舶集团有限公司第七二三研究所，
类型：发明
国别省市：