[發明專利]一種空間頻率色散的微波雷達超分辨方法

有效

• 申請號: 201910971214.6
• 申請日: 2019-10-09
• 公開（公告）號: CN110568410B
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發明（設計）人: 唐琳;黃勇;張靜;王卓群;楊經緯
• 申請（專利權）人: 上海無線電設備研究所
• 主分類號: G01S7/02
• 分類號: G01S7/02;H01Q3/26
• 代理公司: 上海元好知識產權代理有限公司 31323
• 代理人: 徐雯瓊;張妍

本發明公開了一種空間頻率色散的微波雷達超分辨方法，包括：設計口徑面幅度相位分布可調的相位空變色散天線作為發射天線；優化天線口徑面上的幅度相位分布；選取偏離天線各個可變相位中心的一點作為天線旋轉中心，探測時色散天線繞旋轉中心旋轉掃描，以脈沖形式的信號作為發射信號，等效形成一個以旋轉中心與各個可變相位中心間距為半徑的可變相位中心多段弧形虛擬天線陣；以旋轉中心作為參考點對應的相位空變信號作為參考信號，使用空間匹配濾波實現多段弧形虛擬天線陣的聚焦，當多段弧形虛擬天線陣的有效口徑大于實際色散天線口徑時，即可實現微波雷達角度超分辨。

技術領域

本發明涉及微波雷達系統設計與信號處理領域，具體涉及一種空間頻率色散的微波雷達超分辨方法。

背景技術

微波雷達具有全天時、全天候的工作特點，是軍用、民用領域目標探測的重要手段。微波雷達探測中，為了保證探測精度，要求雷達系統具備一定的分辨能力。對于天線孔徑受限的應用場景，當雷達系統分辨能力受天線物理孔徑限制無法滿足探測精度要求時，需要采用超分辨方法來提高雷達分辨能力。

目前微波雷達超分辨方法主要包括：去卷積、統計計算、計算反演、掃描時間角度相關等技術，其中去卷積技術對信噪比敏感，統計計算和計算反演需要目標稀疏，掃描時間角度相關技術能夠克服上述各類技術的缺點，是一種極具潛力的微波雷達超分辨技術，但是受探測機理限制，掃描時間角度相關技術要求發射信號具有空變特性，這使得其發展和應用受到限制。

在名稱為“雷達前視超分辨方法”申請號CN102967858A的發明中，主要針對雷達前視成像問題，提出了一種基于方位向反解卷積的方位超分辨方法，在名稱為“基于反卷積的雷達角超分辨成像方法”申請號CN104122549A的發明中，主要針對雷達角度超分辨成像問題，提出了一種復數域反解卷積的角度超分辨方法，這些反解卷積方法都能夠有效實現雷達超分辨，雖然這類技術使用了幅度空變特性，但是依然無法擺脫去卷積超分辨技術對信噪比敏感的固有缺點。

在名稱為“一種基于發射波形方位向調制的機載雷達前視成像方法”申請號為CN105717508A的發明中，主要針對機載雷達前視成像問題，提出了一種利用方位向調制波形來獲得前視成像的方法，將距離向發射的線性調頻信號在方位向緩慢調制，最終達到提高方位向分辨率的目的，該方法實際上只是時間角度相關超分辨技術在機載前視成像中的簡單應用，并沒有解決如何實現發射信號空變的問題。

發明內容

基于掃描時間角度相關技術，針對現有超分辨方法難以產生發射空變信號的問題，本發明提出了一種空間頻率色散的微波雷達超分辨方法，利用天線口徑面上幅度相位分布優化調控天線遠場幅度方向圖和相位方向圖，使得各個可變相位中心偏離旋轉中心，獲得相位空變信號，利用相位空變信號的空域匹配濾波實現超分辨。該方法能夠解決現有超分辨技術的各種問題，有效實現微波雷達角度超分辨。

為解決上述技術問題，本發明的技術方案是：提供一種空間頻率色散的微波雷達超分辨方法，包括以下步驟：

S1，設計口徑面幅度相位分布可調的相位空變色散天線作為發射天線；

S2.優化天線口徑面上的幅度相位分布，實現天線遠場幅度方向圖和相位方向圖的調控，使得天線各個可變相位中心偏離天線口徑面，在幅度方向圖主瓣對應的角度范圍內形成特定的相位空變信號；

S3.選取偏離天線各個可變相位中心的一點作為天線旋轉中心，探測時色散天線繞旋轉中心旋轉掃描，以脈沖形式的信號作為發射信號，同時采集空間頻率色散信號，實現特定位置目標相位空變信號的分時照射，等效形成一個以旋轉中心與各個可變相位中心間距為半徑的可變相位中心多段弧形虛擬天線陣；

S4.以旋轉中心作為參考點對應的相位空變信號作為參考信號，使用空間匹配濾波實現多段弧形虛擬天線陣的聚焦，當多段弧形虛擬天線陣的有效口徑大于實際色散天線口徑時，即可實現微波雷達角度超分辨。