基于压缩感知的波束空间域米波雷达测高方法技术

本发明专利技术公开了一种基于压缩感知的波束空间域米波雷达测高方法，涉及低信噪比和快拍数较少环境下的低仰角测高。其实现过程是：从雷达回波中提取目标信号并进行仰角粗测，得到目标信号仰角所在空域Θ；将空域Θ划分为P份，在空域Θ内进行波束形成得到波束变换矩阵B，并对其进行预白化得到白化波束变换矩阵T；将接收数据投影到该白化波束变换矩阵得到波束域量测信号z，并用观测矩阵φ对z进行压缩采样得到观测信号y；利用白化波束变换矩阵T和观测信号y迭代运算得到目标信号估计值；从目标信号估计值提取目标角度，进而得到目标高度。本发明专利技术减少了目标信号的采样点数和运算量，有效降低了信号功率谱和空间谱的旁瓣，提高了低信噪比下的测高精度，可用于目标定位。

【技术实现步骤摘要】

【技术保护点】
一种基于压缩感知的波束空间域米波雷达测高方法，包括以下步骤：1）从雷达回波中提取目标信号：x＝AS0+n其中，A为M×K维阵列流型，S0＝[s1,s2,…,sK]T为K×1维的信号矢量，n为M×1维的白噪声，满足零均值、方差为σ2的复高斯分布，各阵元输出噪声统计独立；2）根据信源是空域稀疏的特性，采用空间网格划分方法，将空间划分为N份，构造一个信号稀疏化后对应的M×N维阵列流型ψ和N×1维的空域稀疏信号S＝[s1,s2,…,sN]T，N＞＞K，那么目标信号x改写为：x＝ψS+n；3）使用数字波束形成法DBF对目标信号x进行仰角粗测，得到粗侧角度α，进而得到目标信号仰角所在空域O；4）将所述空域O划分为P份，P＞＞M，M表示阵元数，得到空域矩阵Θ：Θ＝[αl,αl+Δα,αl+2Δα,…,αr],其中，表示Θ的左边界，表示Θ的右边界，表示半功率波束宽度，Δα为步长，Δα=0.1°；5）在空域O内计算波束变换矩阵B；6）对波束变换矩阵B进行预白化处理，得到白化波束变换矩阵T；7）将目标信号x投影到白化波束变换矩阵T，得到波束域量测信号z＝Tx；8）用F×P维观测矩阵φ对量测信号z进行压缩采样，F＜＜P，得到F×1维的观测信号y＝Φz；9）根据观测信号y和白化波束变换矩阵T，利用贪婪追踪类算法中的正交匹配追踪方法，通过式迭代，选取一个局部最优解逐步逼近空 域稀疏信号S，得到空域稀疏信号S的估计值：S^=[s^1,s^2,···,s^i,···,s^N],其中，||?||1表示求向量1?范数，s.t表示约束条件，||?||2表示求向量2?范数，β为噪声标准差；10）定义目标角度范围θ＝[θ1,θ2,…,θi,…,θN]，根据所得估计值的元素与目标角度范围θ的元素的一一对应关系，即与θi一一对应，得到目标测角结果θd：其中，d表示估计值中不为零的元素的下标，d∈[1,N]；11）根据目标测角结果θd和已知的目标距离R，通过三角变换得到目标高度：H＝Rsin(θd)。FDA00003358695100012.jpg,FDA00003358695100013.jpg,FDA00003358695100014.jpg,FDA00003358695100011.jpg,FDA00003358695100021.jpg,FDA00003358695100023.jpg,FDA00003358695100024.jpg,FDA00003358695100025.jpg,FDA00003358695100026.jpg,FDA00003358695100027.jpg,FDA00003358695100028.jpg...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈伯孝，武宇娟，朱伟，杨明磊，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：