[發明專利]基于AR模型重構的天波超視距雷達脈沖壓縮方法

在審

• 申請號: 201611149028.7
• 申請日: 2016-12-08
• 公開（公告）號: CN108181614A
• 公開（公告）日: 2018-06-19
• 發明（設計）人: 鮑拯;陳建文;馬洪
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍空軍預警學院
• 主分類號: G01S7/36
• 分類號: G01S7/36;G01S7/292;G01S7/288
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了基于AR模型重構的天波超視距雷達脈沖壓縮方法。該方法利用AR模型對經空時域處理后的頻域數據進行重構：對帶寬內的窄帶干擾，挖除后內插；對帶寬兩邊數據，進行外推擴展；當干擾過多超過了干凈頻段單元數目，直接用AR譜估計替代常規脈壓結果。由此大大擴展了天波雷達可用信號帶寬，使之不受只能利用連續干凈頻段的限制，同時避免了波形斷續帶來的脈壓結果畸變。具體步驟見附圖。技術并不局限于天波超視距雷達系統，可廣泛應用于多種類型的大型相控陣雷達，具有推廣應用價值。

技術領域

本發明涉及雷達信號處理領域中的脈沖壓縮方法，適用于天波超視距雷達的信號處理系統，可以用于存在高頻干擾、帶寬受限情況下的目標探測。同時，核心理論和方法還可應用于其他多種存在脈沖壓縮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反射實現對視距外目標的檢測，覆蓋范圍大，能夠提供遠程預警情報信息，但由于工作在擁擠的高頻頻段，可用帶寬通常只有十至數十千赫，限制了系統性能的進一步發揮。

和常規雷達不同，天波雷達面臨的環境十分復雜。在其寬闊的覆蓋范圍內，既有密集的工業信號，又有雷電、流星余跡等自然瞬態干擾，還有下視模式帶來的強大地海雜波。這些干擾信號均對天波雷達的運行帶來負面影響，如不加以處理，系統將無法正常工作。針對這一關鍵問題，大量針對性極強的抗干擾技術不斷面世。如選擇相對干凈頻段進行工作的頻率監測管理技術；時域挖除后再補償的瞬態干擾抑制方法；抑制各種方向性干擾的自適應波束形成技術；區分雜波和目標的多普勒技術等。在這些方法和技術中，頻率監測管理技術是系統正常工作的基礎和前提，其他方法則多在信號處理階段進行補充干擾抑制，其作用對象和效果均具有一定局限性：瞬態干擾抑制方法不能應對非瞬態干擾；自適應波束形成技術無法消除主瓣進入干擾；多普勒技術只能抑制靜態雜波。而作為確保系統正常運行必不可少的頻率監測管理系統，實質上只是一種消極的躲避措施，在用戶密集時可能面臨無干凈頻段可選的局面。即便有干凈頻段可用，可用帶寬的寬度也往往受到時間與空間的限制，系統性能因此受限。

為了擴展天波雷達的工作帶寬，文獻[1]Van Khanh Nguyen，”BandwidthExtrapolation of LFM Signals for Narrowband Radar Systems”提出對信號帶寬進行AR模型外推的方法，通過對信號帶寬的雙邊外推，可將信號帶寬擴展一倍。然而該方法只能對干凈的有效帶寬進行外推，在信號帶寬較窄的情況下，其對帶寬的擴展有限。

文獻[1]Zhongtao Luo，”Wideband signal design for over-the-horizonradar in cochannel interference”提出在對環境頻譜進行監測的基礎上，通過設計對于擾頻譜產生零陷的波形來將系統帶寬擴展至有干擾頻段的方法。該方法能夠利用有干擾存在頻段，從而使系統的可用帶寬不再受“無干擾存在”這一條件的限制，實現了可天波雷達工作帶寬的擴展。然而，由于波形非連續，其脈沖壓縮結果出現主瓣展寬、副瓣升高等非理想畸變，影響目標探測性能。

發明內容

本發明的目的在于解決天波雷達工作頻段干擾眾多、帶寬受限的問題，克服已有技術的不足。在不改變系統硬件結構的前提下，以盡可能小的代價，實現多種目標的正常探測與跟蹤。

為了實現上述發明目的，本發明提供了一種基于AR模型重構的天波超視距雷達脈沖壓縮方法，包括如下步驟：

(1)利用雷達固有的s個通道，將雷達接收數據X送入信號處理系統，對X進行空域波束形成與脈沖積累，形成M×N×P維方位-快時間-多普勒數據矩陣Y，M為形成的方位波束數，N為快時間采樣數目，P為多普勒通道數目；

(2)對數據Y的快時間維進行傅里葉變換，得到M×N×P維方位-頻率-多普勒數據矩陣Y_F，對Y_F的頻率維數據進行頻域匹配濾波，得到數據矩陣Z；