[發明專利]基于稀疏重構的寬帶雷達高速群目標分辨方法

有效

• 申請號: 201510295972.2
• 申請日: 2015-06-02
• 公開（公告）號: CN104865568B
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 劉宏偉;戴奉周;洪靈;王鵬輝
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01S13/52
• 分類號: G01S13/52
• 代理公司: 西安睿通知識產權代理事務所(特殊普通合伙)61218
• 代理人: 惠文軒

技術領域

本發明屬于雷達檢測技術領域，涉及一種基于稀疏重構的寬帶雷達高速群目標分辨方法，適用于有效實現寬帶雷達(在任意時間雷達發射信號的絕對帶寬不小于500MHz)對空間高速群目標的相參積累和分辨。

背景技術

在現代相參體制的雷達中，常需要對多次脈沖回波進行相參積累，其作用主要體現在以下三個方面：1)根據信號的檢測理論，對M次脈沖回波的相參積累，可以將目標回波信號的信噪比提高M倍，以利于目標檢測；2)可以估計目標的徑向速度；3)增加了多目標分辨的維度。當用窄帶雷達對常規的中低速目標進行觀測時，通過對相參處理時間內，多次脈沖回波的同一距離單元內的信號做快速傅立葉變換(FFT)來實現相參積累和目標檢測。這其中有一個假設，即目標在相參處理時間內未發生越距離單元走動，或者說目標在相參處理時間內徑向距離的變化量小于一個距離單元的尺寸。這一假設在窄帶雷達觀測、目標速度不是很高以及相參處理時間不是太長的情況下都是成立的。但是對于空間目標來說，速度很高，通常在3000m/s以上，而且距離較遠，需要通過對多次脈沖回波進行相參積累來改善信噪比，而且為了能夠在距離上具有較好的多目標分辨能力，現代相參體制的雷達中的空間目標觀測雷達常選用中等帶寬或大帶寬的波形。因此，傳統的基于FFT的相參處理方法不再適用于空間群目標的檢測和分辨。

Keystone變換最早是為解決雷達成像中目標的線性越距離單元走動而提出的，后來又被應用于高速目標檢測和微弱目標的長時間相參積累。從理論上來說，keystone變換無需目標距離和速度的先驗信息，也不依賴于目標回波的信噪比，還可對多個不同速度的目標同時完成相參積累和徑向速度估計。此外，keystone變換存在快速算法，可在DSP或FPGA等器件中實時運行。正是因為keystone變換具有上述優點，其在雷達信號處理領域得到了越來越多的應用。

但keystone變換也存在一些固有的缺點未得到很好的解決。現有文獻中常指出的keystone變換的缺點主要是無法對多個多普勒模糊次數不同的目標同時實現聚焦，從而引起虛警或者強目標的虛假信號遮蔽弱目標的真實信號的情況發生。除此之外，keystone變換還存在的一個問題是隱含了同一目標在雷達信號帶寬范圍內的多普勒模糊次數都相同的前提假設。空間目標探測雷達通常工作在較高頻段(X波段或更高)，對于高速運動的空間目標來說，當雷達發射中等帶寬和大帶寬的波形時，上述前提假設就可能被破壞。

所謂群目標是指多個在空間上非常靠近，而且運動速度也非常接近的目標。在許多場景中，多個空間目標以群目標的形式運動，例如真實目標與誘餌、碎片等伴飛物就構成了典型的群目標。通過相對較長時間的相參積累，將群目標內的多個目標在距離和速度上分辨開來，對于后續的目標識別或者攔截有著重要的意義。但是，傳統的keystone變換已不能很好地應用于空間高速群目標的檢測和分辨。

發明內容

本發明的目的在于克服上述已有技術的不足，提出一種基于稀疏重構的寬帶雷達高速群目標分辨方法，可克服傳統keystone變換存在的兩個局限性：1)無法同時對多個多普勒模糊次數不同的目標實現聚焦，從而引起虛警或者強目標的虛假信號遮蔽弱目標的真實信號的情況發生；2)隱含了同一目標在雷達信號帶寬范圍內的多普勒模糊次數都相同的前提假設，從而不能有效實現空間高速群目標的相參積累和分辨。

本發明的實現思路是：利用目標在距離和多普勒兩維平面上稀疏分布的假設，將考慮多普勒模糊次數不同的keystone變換方法轉化為稀疏優化問題，通過求解稀疏優化問題來實現空間高速群目標的相參積累和分辨。

為達到上述技術目的，本發明采用以下技術方案予以實現。

基于稀疏重構的寬帶雷達高速群目標分辨方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，對空間高速群目標的寬帶雷達回波信號作keystone變換，keystone變換通過chirp-z變換來實現，得到存在多普勒模糊的距離頻率域的空間高速群目標的第m次寬帶雷達回波信號的離散頻譜S_CZT(m，n)；并對S_CZT(m，n)進行去耦處理，得到去耦后的離散頻譜S_FT(m，n)；再對S_FT(m，n)做二維傅立葉變換，得到空間高速群目標的距離多普勒二維復幅度矩陣G_MN；其中，n是距離頻率f對應的離散變量，M為相參處理時間內的相參脈沖個數，N為采樣點數；