用于杂波背景下速度模糊目标稳健检测的收发设计方法技术

本发明专利技术公开了一种用于杂波背景下速度模糊目标稳健检测的收发设计方法，包括如下步骤：S1、脉内脉间参数捷变波形构成要素分析；S2、脉内脉间波形依赖的机载雷达回波建模；S3、基于认知信息的速度模糊目标稳健检测问题建模；S4、发射和多普勒滤波器组稳健联合设计问题求解。本发明专利技术提出了一种用于杂波背景下速度模糊目标稳健检测的收发联合设计方法，基于块增强、主分量最小化和序列凸逼近等非凸优化方法，优效配置脉内脉间波形幅度、相位和时序等参数和多普勒滤波器组系数，最大化速度模糊目标的最坏信干噪比，实现杂波背景下速度模糊目标的稳健检测。标的稳健检测。标的稳健检测。

【技术实现步骤摘要】
用于杂波背景下速度模糊目标稳健检测的收发设计方法


[0001]本专利技术属于信号处理
，具体涉及一种用于杂波背景下速度模糊目标稳健检测的收发设计方法。

技术介绍

[0002]脉冲多普勒技术可以利用机载雷达杂波与目标在空、时和频上的差异性，实现对机载雷达杂波的抑制。但是现有机载雷达的脉冲重复频率体制，存在低重频和中高重频间距离模糊和速度模糊难以兼顾的技术瓶颈，导致速度模糊目标速度信息难以获取，且易折叠至强杂波区，造成严重漏检。
[0003]足够高的脉冲重复频率可以避免目标速度模糊，但同时降低了最大无模糊距离，从而导致严重的距离模糊。另一方面，可以发射多组脉冲重复频率互质的脉冲串波形，并利用中国余数定理解速度模糊，但在一定程度上浪费了雷达时间和功率资源，且该方法解算真实速度稳健性较差。随着任意波形产生器和高速处理硬件的发展，雷达可利用先验知识，自适应调整发射波形，以提升复杂环境下的雷达探测性能。相关研究表明，脉间参数(如载频、相位、时序等)捷变可以实现距离模糊和速度模糊的解耦合。如：文献“Unambiguous delay
‑
doppler recovery from random phase coded pulses,”IEEE Transactions Signal Processing,2021(69):4991
–
5004”通过随机调制脉冲的初始相位，并基于距离多普勒平面内目标稀疏特性，利用压缩感知类方法无模糊地恢复出目标的距离，但当目标速度超过最大无模糊速度时，无法获得目标的真实速度。并且考虑杂波环境时，稀疏假设条件难以满足往往导致算法失效。此外，文献“Range
‑
Doppler reconstruction for frequency agile and PRF
‑
jittering radar[J].IET Radar,Sonar&Navigation,2018,12(3):348
‑
352”利用脉间重频载频联合捷变波形实现多普勒的无模糊测量，但是当目标速度较大时，存在多普勒频率、时延和载频的耦合相位项，增大了波形的处理难度。总言之，现有速度模糊目标探测技术未充分发挥波形脉内脉间自由度，稳健性较差，且难以适应杂波环境。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于杂波背景下速度模糊目标稳健检测的收发设计方法，基于块增强、主分量最小化和序列凸逼近等非凸优化方法，优效配置脉内脉间波形幅度、相位和时序等参数和多普勒滤波器组系数，最大化速度模糊目标的最坏信干噪比，实现杂波背景下速度模糊目标的稳健检测。
[0005]本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：用于杂波背景下速度模糊目标稳健检测的收发设计方法，包括如下步骤：
[0006]S1、脉内脉间参数捷变波形构成要素分析：假设在一个相参处理时间内，脉内脉间参数捷变波形由M个脉冲组成的，表示为：
[0007][0008]其中，t表示时间，τ为脉冲宽度，c
m
和t
m
分别为第m个脉冲的复调制码字和发射时刻，rect(t)是矩形窗函数，s(t)是脉内基带信号；
[0009]S2、脉内脉间波形依赖的机载雷达回波建模，包含如下子步骤：
[0010]S21、速度模糊目标回波建模：假设在机载雷达主瓣波束照射范围内，存在一个可能存在速度模糊的匀速运动的点目标，并假设无距离模糊，则点目标的快慢时间回波表示为：
[0011][0012]其中，α
T
，k
T
和f
T
分别是目标回波的幅度、所在的距离单元和多普勒频率，s是s(t)经过频率f
s
采样后的离散脉内调制矢量，N是离散的点数，t和c分别表示非均匀脉冲发射时刻矢量和脉间调制矢量，a(t,f
T
)是慢时间导向矢量，
⊙
和(
·
)
T
分别是哈达玛乘积算子和转置操作符；
[0013]S22、机载雷达杂波快慢时间回波建模：考虑目标附近存在2K
C
+1个相邻的杂波单元，其中，K
C
表示目标前后相邻的杂波单元个数，并假设无距离模糊杂波，则杂波回波为：
[0014][0015]其中，L
C
表示距离环上方位杂波块的个数，和分别表示第k
c
个距离环上第l
c
个杂波块的复数幅度因子和多普勒频率，是位移矩阵，是实数集；
[0016]S23、机载雷达快
‑
慢时间回波建模：机载雷达第k
T
个距离单元处的回波表示为：
[0017][0018]其中，表示均值为零，方差为的噪声；
[0019]S3、基于认知信息的速度模糊目标稳健检测问题建模，包含如下子步骤：
[0020]S31、目标真实的距离和多普勒频率范围确定；基于认知的目标距离和速度信息，假设可能的目标距离和多普勒频率范围为：
[0021]Ω＝{(r
T
,f
T
)|r
T
∈[r
Tmin
,r
Tmax
],f
T
∈[f
Tmin
+ρf
r
,f
Tmax
+ρf
r
],ρ＝1,2,
…
,P}(5)
[0022]其中，r
Tmin
和r
Tmax
分别是目标可能的最近距离和最远距离，f
Tmin
和f
Tmax
分别是目标可能的最小多普勒频率和最大多普勒频率，ρ和P分别是多普勒频率模糊次数和最大的多普勒频率模糊的次数；
[0023]然后，对可能的目标距离范围进行N
r
点的离散化，对可能的多普勒频率范围进行N
f
点的离散化，得到离散的距离和多普勒频率对得到离散的距离和多普勒频率对
[0024]S32、匹配滤波器和多普勒滤波器组联合处理；将雷达快
‑
慢时间回波依次经过快时间匹配滤波器和通带频率为的滤波器组处理，则第(n,l)路输出信干噪比表示为：
[0025][0026]其中，和表示距离单元处的杂波快慢时间回波和噪声，(
·
)
H
和分别表示共轭转置操作符和期望算子；是目标距离对应的距离单元，c是光速；是向上取整操作符；
[0027]S33、速度模糊目标稳健检测框架设计：将所有滤波器输出的最大值和一个预设的阈值进行比较，若大于该阈值，则判断在对应的距离单元和多普勒单元处存在一个目标，并可提取出目标的真实距离和速度信息；否则，感兴趣区域内不存在目标；
[0028]S34、稳健发射和多普勒滤波器组联合设计问本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用于杂波背景下速度模糊目标稳健检测的收发设计方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、脉内脉间参数捷变波形构成要素分析：假设在一个相参处理时间内，脉内脉间参数捷变波形由M个脉冲组成，表示为：其中，t表示时间，τ为脉冲宽度，c
m
和t
m
分别为第m个脉冲的复调制码字和发射时刻，rect(t)是矩形窗函数，s(t)是脉内基带信号；S2、脉内脉间波形依赖的机载雷达回波建模，包含如下子步骤：S21、速度模糊目标回波建模：假设在机载雷达主瓣波束照射范围内，存在一个速度模糊的匀速运动的点目标，并假设无距离模糊，则点目标的快慢时间回波表示为：其中，α
T
，k
T
和f
T
分别是目标回波的幅度、所在的距离单元和多普勒频率，s是s(t)经过频率f
s
采样后的离散脉内调制矢量，N是离散的点数，t和c分别表示非均匀脉冲发射时刻矢量和脉间调制矢量，a(t,f
T
)是慢时间导向矢量，
⊙
和(
·
)
T
分别是哈达玛乘积算子和转置操作符；S22、机载雷达杂波快慢时间回波建模：考虑目标附近存在2K
C
+1个相邻的杂波单元，其中，K
C
表示目标前后相邻的杂波单元个数，并假设无距离模糊杂波，则杂波回波为：其中，L
C
表示距离环上方位杂波块的个数，和分别表示第k
c
个距离环上第l
c
个杂波块的复数幅度因子和多普勒频率，是位移矩阵，是实数集；S23、机载雷达快
‑
慢时间回波建模：机载雷达第k
T
个距离单元处的回波表示为：其中，表示均值为零，方差为的噪声；S3、基于认知信息的速度模糊目标稳健检测问题建模，包含如下子步骤：S31、目标真实的距离和多普勒频率范围确定；基于认知的目标距离和速度信息，假设可能的目标距离和多普勒频率范围为：Ω＝{(r
T
,f
T
)|r
T
∈[r
Tmin
,r
Tmax
],f
T
∈[f
Tmin
+ρf
r
,f
Tmax
+ρf
r
],ρ＝1,2,...,P}(5)其中，r
Tmin
和r
Tmax
分别是目标可能的最近距离和最远距离，f
Tmin
和f
Tmax
分别是目标可能的最小多普勒频率和最大多普勒频率，ρ和P分别是...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔国龙，樊涛，李银，熊婧宜，余显祥，孔令讲，方学立，张雷，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：