[發明專利]天波超視距雷達頻域超分辨微多徑測高方法

無效

• 申請號: 201210538559.0
• 申請日: 2013-01-11
• 公開（公告）號: CN103048655A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發明（設計）人: 陳建文;鮑拯;江鵬飛
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍空軍預警學院
• 主分類號: G01S13/08
• 分類號: G01S13/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及雷達信號處理領域中的一種雷達測高方法，適用于天波超視距雷達的信號處理系統，可以用于存在多徑條件下目標高度測量。同時，核心理論和方法還可應用于其他目標高度估計需求的信號處理系統中。

背景技術

天波超視距雷達利用電離層對電磁波的折射實現對視距外目標的檢測，工作距離遠、覆蓋范圍大，能夠提供戰略預警情報信息。但由于其自上而下的探測方式，常規方法只能提供目標距離、目標方位和多普勒頻率，不能提供目標高度信息，給提高目標定位精度、實現目標粗分類與檢測識別帶來了困難，限制了其效能的進一步發揮。

為了解決這一問題，文獻[1]Anderson?C.W.，Green?S.D.，Kingsley?S.P.“HF?skywave?radar：estimating?aircraft?heights?using?super-resolution?in?range”IEE?Proceedings-Radar，SonarNavigation，August?1996，143(4)，281-285利用海面對信號的多徑效應，提出了目標的微多徑信號模型。該模型中，發射信號s_t(t)與目標散射信號s_r(t)在目標附近的海面上反射，從而形成多徑信號，而此多徑信號的入射角度和相對于直接傳播信號的時延與高度相關，因此可通過測量多徑信號多普勒頻率與距離之間的差異來實現對目標高度的估計。由于多徑信號距離、多普勒頻率差分別遠遠小于天波雷達的距離、多普勒分辨單元，如何實現極細微信號參數分辨成為利用這一模型估計目標高度的關鍵。

針對這一關鍵難點，文獻[2]ANDERSON?R.H.，KRAUT?S.，KROLIK?J.L.“Robust?altitudeestimation?for?over-the-horizon?radar?using?a?state-space?multipath?fading?model”IEEETransactions?on?Aerospace?and?Electronic?Systems，January?2003，39(1)，192-201提出利用水聲信號處理中的匹配濾波法，考察信號距離-多普勒頻譜譜峰形狀在多次駐留時間上的變化，將之與微多徑模型進行匹配，以匹配程度最高的高度參量作為對待求目標高度的估計。不過，由于高頻電磁波在電離層中的傳播路徑與電離層狀態息息相關，這一方法的順利實施，離不開對電離層參數的精確掌握。而電離層參數不僅具有一定的隨機性，且處于不斷的變化之中，當前技術水平并不足以支持前述方法對電離層參數的高精度需求，目前尚未見到國內外天波超視距雷達目標高度估計進入實際應用的報道。

發明內容

本發明的目的在于提供一種天波超視距雷達頻域超分辨微多徑測高方法，解決天波超視距雷達系統進行目標高度測量所面臨的困難和問題，克服已有技術的缺點和不足。在不改變系統硬件結構的前提下，有效實現對目標微多徑信號參數的分辨，并提高對電離層參數估計誤差的穩健性。

為了實現上述發明目的，本發明提供了一種天波超視距雷達頻域超分辨微多徑測高方法，包括如下步驟：

(1)將波束形成后的某通道原始接收數據X分成兩路，一路送常規處理，經脈沖壓縮和相干積累后進行目標檢測，得到感興趣目標距離r₀和多普勒頻率f_D0，另一路送往步驟(2)，數據矩陣X維數為M₀×N₀，其中M₀、N₀分別為相干周期數和每周期采樣點數，其相干周期長度為T，周期內采樣間隔為t；

(2)根據脈沖壓縮原理，將步驟(1)得到的目標距離r₀換算成信號瞬時頻率f₀，結合多普勒頻率f_D0，設計相應的帶通有限沖激響應濾波器，利用該濾波器對接收機數據X進行濾波，得到不含雜波及干擾的目標信號數據矩陣X_S，該矩陣維數M×N，其中M、N分別為濾波后周期數和每周期采樣點數；

(3)估計距離維相關矩陣