基于瞬态极化响应的雷达超分辨方法技术

本发明专利技术公开了一种基于瞬态极化响应的雷达超分辨方法，包括：发射单一极化方向的窄带单载频信号，并使窄带单载频信号作用于极化散射特性不同的两个目标；基于H、V双极化天线接收回波信号；将H、V双极化天线中H、V两极化通道的回波信号加权，合成等幅反相的目标回波，实现两目标回波的解耦；根据等幅反相的目标回波，利用边沿阈值检测器方法，实现两目标的超分辨和距离估计。本发明专利技术应用于极化雷达目标超分辨技术领域，实现了距离分辨率与信号带宽的解耦，通过增加设备带宽即可获得高距离分辨率，摆脱了距离分辨率对信号带宽的依赖，在极化雷达目标超分辨领域极具工程应用价值。化雷达目标超分辨领域极具工程应用价值。化雷达目标超分辨领域极具工程应用价值。

【技术实现步骤摘要】
基于瞬态极化响应的雷达超分辨方法


[0001]本专利技术属于极化雷达目标超分辨
，涉及一种基于瞬态极化响应的雷达超分辨方法，具体是一种利用回波暂态段信息的极化超分辨方法。

技术介绍

[0002]扩展目标的雷达回波通常可以分为稳态段和暂态段两部分。回波暂态段指的是回波的建立段和消逝段，对应回波的前沿和后沿，其中包含了目标各散射中心回波依次叠加(或依次消失)的全过程。目前学者们开展了大量基于回波稳态段的研究。事实上，目标回波的暂态段中蕴含着丰富的目标信息，其回波特性与发射信号的波形、目标散射中心的数量和位置、设备带宽、SNR(Signal
‑
to
‑
noiseRatio，信噪比)等因素密切相关。然而，回波的暂态段一直没有被引起足够的重视。极化是电磁波除幅度、频率、相位之外的又一测量信息维度，极化信息蕴含着各极化通道之间的相位关系，联合处理各极化通道可以获得更丰富、更深层次的目标特征。特别地，“极化域变焦”思想表明，通过调控收发极化状态，可以增强雷达对目标信息的获取能力，实现距离超分辨。那么，极化对回波暂态段的信息增益同样值得深入探索，本专利技术主要关注极化对回波暂态段的超分辨潜力。

技术实现思路

[0003]针对上述现有技术中的不足，本专利技术提供一种利用回波暂态段信息的极化超分辨方法。经典的分辨理论表明，雷达的距离分辨率与信号带宽成反比，即实现高距离分辨的前提是具有较大的信号带宽。本专利技术利用回波暂态段信息实现了极化超分辨，在得到窄带双目标回波的基础上，通过利用电磁波的极化信息，加权合成“等幅反相”的目标回波，对消回波的稳态段，凸显回波的暂态段，以实现两目标回波的解耦，并在此基础上利用回波的暂态段信息实现两目标的超分辨和距离估计，表明通过增加设备带宽依然可以提升距离分辨率。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供一种基于瞬态极化响应的雷达超分辨方法，包括如下步骤：
[0005]步骤1，发射单一极化方向的窄带单载频信号，并使所述窄带单载频信号作用于极化散射特性不同的两个目标；
[0006]步骤2，基于H、V双极化天线接收回波信号，其中，所述回波信号为两目标的回波相干叠加的结果；
[0007]步骤3，将H、V双极化天线中H、V两极化通道的回波信号加权，合成等幅反相的目标回波，实现两目标回波的解耦；
[0008]步骤4，根据等幅反相的目标回波，利用边沿阈值检测器方法，实现两目标的超分辨和距离估计。
[0009]在其中一个实施例，步骤1中，两个所述目标均为点目标。
[0010]在其中一个实施例，步骤3包括：
[0011]选取时刻对应的H极化通道稳态段回波与V极化通道稳态段回波；
[0012]基于权值将H极化通道稳态段回波与V极化通道稳态段回波进行加权，得到H极化通道稳态段回波与V极化通道稳态段回波加权后的稳态段回波平均值；
[0013]以所述权值为控制参数，以最小化所述稳态段回波平均值为目标，计算得到最优权值；
[0014]基于所述最优权值对整段H极化通道回波信号与整段V极化通道回波信号加权，即得到等幅反相的目标回波。
[0015]在其中一个实施例，所述稳态段回波平均值具体为：
[0016][0017]其中，为H极化通道稳态段回波与V极化通道稳态段回波加权后的稳态段回波平均值，N
s
为选取的稳态段回波的采样点数，H
sj
(t)和V
sj
(t)分别为H、V两极化通道稳态段第j个采样点的回波信号，k
w
为权值，Z
sj
(t)为稳态段回波加权后第j个采样点的回波信号；
[0018]以所述权值为控制参数，最小化所述稳态段回波平均值即为
[0019]在其中一个实施例，步骤4中，两目标的距离分辨率为：
[0020][0021]其中，ΔR
′
为距离分辨率，c为光速，T
e
为回波脉冲的上升/下降沿时间，B
r
为设备带宽
[0022]在其中一个实施例，步骤4中，两目标的距离估计为：
[0023][0024][0025]其中，分别为两目标的距离估计，c为光速，τ
w
为发射信号的脉宽，t
p1
、t
p2
、t
p3
、t
p4
分别为边沿阈值检测器和回波的四个交点，t
p1
与t
p3
分别对应第一个目标回波的到达和结束时刻，t
p2
与t
p4
分别对应第二个目标回波的到达和结束时刻。
[0026]与现有技术相比，本专利技术的具有如下有益技术效果：
[0027]本专利技术提出的基于瞬态极化响应的雷达超分辨方法，在得到窄带双目标回波的基础上，通过利用电磁波的极化信息，加权合成“等幅反相”的目标回波，对消回波的稳态段，凸显回波的暂态段，实现了距离分辨率与信号带宽的解耦，通过增加设备带宽依然可以获得高距离分辨率，摆脱了距离分辨率对信号带宽的依赖，在极化雷达目标超分辨领域极具工程应用价值。
附图说明
[0028]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
[0029]图1为本专利技术实施例中基于瞬态极化响应的雷达超分辨方法的流程图；
[0030]图2为本专利技术实施例中经过带限设备后两点目标回波示意图；
[0031]图3为本专利技术实施例中双目标距离估计的示意图；
[0032]图4为本专利技术实施例中实测实验的模型示意图；
[0033]图5为本专利技术实施例中实验方案流程图；
[0034]图6为本专利技术实施例中实测实验结果示意图。
[0035]本专利技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0036]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0037]另外，本专利技术各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本专利技术要求的保护范围之内。
[0038]如图1所示为本实施例公开的一种基于瞬态极化响应的雷达超分辨方法，具体包括如下步骤：
[0039]步骤1，发射单一极化方向的窄带单载频信号，并使窄带单载频信号作用于极化散射特性不同的两本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于瞬态极化响应的雷达超分辨方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，发射单一极化方向的窄带单载频信号，并使所述窄带单载频信号作用于极化散射特性不同的两个目标；步骤2，基于H、V双极化天线接收回波信号，其中，所述回波信号为两目标的回波相干叠加的结果；步骤3，将H、V双极化天线中H、V两极化通道的回波信号加权，合成等幅反相的目标回波，实现两目标回波的解耦；步骤4，根据等幅反相的目标回波，利用边沿阈值检测器方法，实现两目标的超分辨和距离估计。2.根据权利要求1所述的基于瞬态极化响应的雷达超分辨方法，其特征在于，步骤1中，两个所述目标均为点目标。3.根据权利要求1或2所述的基于瞬态极化响应的雷达超分辨方法，其特征在于，步骤3包括：选取时刻对应的H极化通道稳态段回波与V极化通道稳态段回波；基于权值将H极化通道稳态段回波与V极化通道稳态段回波进行加权，得到H极化通道稳态段回波与V极化通道稳态段回波加权后的稳态段回波平均值；以所述权值为控制参数，以最小化所述稳态段回波平均值为目标，计算得到最优权值；基于所述最优权值对整段H极化通道回波信号与整段V极化通道回波信号加权，即得到等幅反相的目标回波。4.根据权利要求3所述的基于瞬态极化响应的雷达超分辨方法，其特征在于，所述稳态段回波平均值具体为：其中，为H极化通道稳态段回波与V极化通道稳态段回波加权后的稳态段回波平均值，N
s
为选取的稳态段...

【专利技术属性】
技术研发人员：庞晨，祝迪，徐志明，李楠君，王福来，周坚，杨勇，李永祯，王雪松，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：