一种频率步进分布式相参雷达收发相参融合方法技术

本发明专利技术涉及一种频率步进分布式相参雷达收发相参融合方法。针对常规分布式相参雷达分辨力低的问题，实现高精度高分辨力的探测性能，具体步骤包括：S1发射正交频率步进信号波形；S2正交回波信号处理；S3相参参数与多普勒频率估计；S4接收相参融合；S5判断参数估计精度是否满足要求；S6发射相参频率步进信号波形；S7脉组信号宽带合成；S8收发相参融合。本发明专利技术可以通过发射频率步进信号波形的方式，在实现多站分布式雷达信号收发相参融合的同时通过宽带合成的方式实现较高的距离分辨力。过宽带合成的方式实现较高的距离分辨力。过宽带合成的方式实现较高的距离分辨力。

【技术实现步骤摘要】
一种频率步进分布式相参雷达收发相参融合方法


[0001]本专利技术涉及分布式相参雷达


技术介绍

[0002]为了提高目标的探测威力和探测精度，并满足自由灵活的作战需求，林肯实验室于2003年提出分布式相参雷达(DCAR)概念：将多个雷达或阵列分散布设，对多部小孔径雷达进行信号级融合处理，等效形成大孔径雷达。分布式相参雷达的具有灵活性高、机动性好、便于维护、效费比高等一系列优势，克服了大孔径雷达的固有缺点，为提高接收端信噪比和改善目标探测性能提供了新途径。目前，分布式相参雷达已经受到国内外雷达领域的广泛关注，具有较高研究价值和应用价值。
[0003]对分布式雷达进行信号级相参融合可以提高目标回波的信噪比，从而提升探测威力和参数估计精度。现有针对分布式相参雷达的研究主要是基于窄带信号模型，分辨力较低，缺乏对目标的高分辨探测能力。目标的高距离分辨能力可以通过增加信号波形带宽来实现，然而瞬时大带宽对于发射和接收都有很高的技术要求。
[0004]为了实现在瞬时窄带收发的条件下实现目标高距离分辨能力，现有技术中提出了频率步进雷达信号的理论。频率步进雷达信号波形最初被应用于雷达成像领域，后随着其理论逐步成熟，已被应用于多种体制和用途的雷达。北京理工大学、航天二院二十三所等科研院所已对其理论进行了验证试验，并逐步应用于工程领域。将频率步进雷达信号理论应用于分布式相参雷达的
，可以解决分布式相参雷达分辨力低的问题，实现宽带分布式收发相参融合。

技术实现思路

[0005]为克服常规窄带分布式相参雷达分辨力低的缺点，本专利技术提出了一种频率步进分布式相参雷达收发相参融合方法。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术提出的技术方案包括以下步骤：
[0007]S1发射正交频率步进信号波形：常规发射单元发射相互正交的频率步进多脉冲信号波形，通过匹配滤波分离来进行相参参数估计；辅助发射单元发射与常规发射单元相互正交的的固定频率多脉冲信号波形，通过脉冲多普勒处理来进行多普勒频率估计；
[0008]S2正交回波信号处理：常规接收单元对常规发射单元发射的正交频率步进回波信号进行匹配滤波处理，辅助接收单元对辅助发射单元发射的固定频率回波信号进行匹配滤波和脉冲多普勒处理；
[0009]S3相参参数与多普勒频率估计：提取常规接收单元和辅助接收单元的处理后的回波信号，利用峰值法分别进行相参参数和多普勒频率的估计；
[0010]S4接收相参融合：对每一周期的多路回波信号进行相参参数和多普勒频率补偿，对补偿后的多路信号进行叠加实现接收相参融合；
[0011]S5判断参数估计精度是否满足要求：计算每一周期的回波信号相参融合之后的信
噪比增益，并与相参性能门限值作比较，当每个周期的融合信号信噪比增益均大于等于门限值时，则转到步骤S6；当存在任一周期的融合信号信噪比增益小于门限值时，转到S1，重新发射正交频率步进信号，进行参数估计；
[0012]S6发射相参频率步进信号波形：每个常规发射单元发射相同的频率步进信号波形，并对每个发射单元的发射信号波形以相参参数进行时间和相位的发射补偿；
[0013]S7脉组信号宽带合成：对多路接收信号进行匹配滤波和多普勒频率补偿处理，然后对处理之后的多脉冲频域信号通过频移和叠加的方式实现宽带合成；
[0014]S8收发相参融合：对宽带合成之后的信号以相参参数进行时间和相位的补偿，对补偿之后的信号进行叠加实现收发相参融合。
[0015]本专利技术的有益效果：本专利技术通过发射频率步进信号波形，增加辅助发射单元和辅助接收单元进行多普勒频率和相参参数估计，实现宽带分布式收发相参融合，解决了窄带分布式相参雷达分辨力低的问题，可以同时实现多站分布式雷达信号空间收发相参融合和宽带合成，提高目标探测精度和分辨力。
附图说明
[0016]图1：分布式相参雷达通用结构示意图。
[0017]图2：频率步进分布式相参雷达收发相参融合信息处理流程图。
具体实施方式
[0018]本专利技术提出了一种频率步进分布式相参雷达收发相参融合方法，通过发射频率步进信号波形，增加辅助发射单元和辅助接收单元对多普勒频率和相参参数进行估计和补偿，实现宽带分布式收发相参融合。
[0019]本专利技术优选的实施过程及信息处理如图2所示，具体描述为以下过程：
[0020]以分布式相参雷达系统的通用结构作说明，其结构示意图如图1所示。系统由K+1个发射单元、L+1个接收单元和1个中心控制系统组成。K+1个发射单元中包括K个常规发射单元和1个辅助发射单元，L+1个接收单元包括L个常规接收单元和1个辅助接收单元。为了便于区分，定义常规发射单元的编号为1～K，辅助发射单元编号K+1，常规接收单元的编号为1～L，辅助发射单元编号L+1。所有的收发单元呈短基线布站，对目标的电磁散射特性相同。
[0021]S1发射正交频率步进信号波形：K个常规发射相互正交的频率步进信号波形，发射单元k(1≤k≤K)发射的第n(1≤n≤N)个周期的脉冲信号可以表示为：
[0022][0023]式中，t表示快时间变量，n表示慢时间变量(脉冲周期数)，f0表示初始本振频率，
△
f表示单个脉冲周期间的频率步进值，u
k
(t)表示发射单元k的基带信号调制波形，其带宽B＝
△
f，表示发射单元k本振初始相位。
[0024]辅助发射单元发射与常规发射单元相互正交的固定频率多脉冲信号波形，辅助发射单元K+1发射的第n(1≤n≤N)个周期的脉冲信号可以表示为：
[0025][0026]式中，u
K+1
(t)表示发射单元K+1的基带信号调制波形，其带宽为
△
f，表示发射单元K+1本振初始相位。
[0027]对于所有的u
k
(t)(1≤k≤K+1)，均满足相互正交关系，即：
[0028][0029]式中，k1，k2∈[1,K+1]，表示相关运算。
[0030]则分布式相参系统一个处理周期的发射信号波形表示为：
[0031][0032]S2正交信号回波处理：假设目标只包含单个散射点，且由于短基线布站，对于不同路径的电磁波信号复散射系数均相等，记为每个接收单元收到的信号均为各路信号散射之后的混合回波，第l(1≤l≤L)个常规接收单元第n(1≤n≤N)周期回波信号下变频之后表示为：
[0033][0034]式中，表示从发射单元k经目标散射到接收单元l的延时(假设不同周期的回波信号延时相同)，表示接收单元l下变频引入的本振相位，n
l
(t,n)表示附加的噪声信号，f
d,n
表示第n个周期回波信号的附加多普勒频率，表示为：
[0035]f
d,n
＝[f0+(n
‑
1)
△
f](v
t
+v
r
)/c
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种频率步进分布式相参雷达收发相参融合方法，其特征在于：S1：发射正交频率步进信号波形：常规发射单元发射相互正交的频率步进多脉冲信号波形，通过匹配滤波分离来进行相参参数估计；辅助发射单元发射与常规发射单元相互正交的的固定频率多脉冲信号波形，通过脉冲多普勒处理来进行多普勒频率估计；S2：正交回波信号处理：常规接收单元对常规发射单元发射的正交频率步进回波信号进行匹配滤波处理，辅助接收单元对辅助发射单元发射的固定频率回波信号进行匹配滤波和脉冲多普勒处理；S3：相参参数与多普勒频率估计：提取常规接收单元和辅助接收单元的处理后的回波信号，利用峰值法分别进行相参参数和多普勒频率的估计；S4：接收相参融合：对每一周期的多路回波信号进行相参参数和多普勒频率补偿，对补偿后的多路信号进行叠加实现接...

【专利技术属性】
技术研发人员：王雪琦，宋虎，肖龙，王玉辉，石春燕，吕盼盼，管志强，
申请(专利权)人：中国船舶重工集团公司第七二四研究所，
类型：发明
国别省市：