[發(fā)明專利]一種變頻壓縮感知雷達的信號處理方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010530669.7
• 申請日: 2020-06-11
• 公開（公告）號: CN111693960A
• 公開（公告）日: 2020-09-22
• 發(fā)明（設計）人: 許琦陽
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: G01S7/41
• 分類號: G01S7/41
• 代理公司: 北京慕達星云知識產(chǎn)權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 曹鵬飛

1.一種變頻壓縮感知雷達的信號處理方法，其特征在于，包括以下步驟：

S10、將不同載頻的脈沖按照發(fā)送次序?qū)⑼鄶?shù)的脈沖進行區(qū)分，獲得多個單載頻的雷達回波信號；

S20、對每組相同載頻的回波信號進行稀疏恢復處理；其后再對不同載頻的回波信號重構(gòu)處理的結(jié)果進行后處理；

S30、取最大值附近區(qū)間內(nèi)的數(shù)據(jù)進行投票，獲得最終的還原信號。

2.如權利要求1所述的一種變頻壓縮感知雷達的信號處理方法，其特征在于，所述步驟S10，包括：

1.1)假定多重頻壓縮感知雷達發(fā)射的相參脈沖串信號有M個寬度為T的矩形脈沖，雷達發(fā)射K種不同載波頻率的脈沖串信號；構(gòu)建發(fā)射脈沖序號和載波頻率的關系，第k種信號的載波頻率表示為f_k＝f₀+k·Δf；其中，f₀表示一個固定的起始頻率；Δf表示不同載頻之間的頻率間隔；

1.2)設同一距離門內(nèi)同時存在H個目標，其散射截面積分別為A_h，與雷達之間的初始距離分別為R_0h，目標h以徑向速度v_h勻速直線運動，朝向雷達為正；

1.3)將脈沖串信號的每個子脈沖回波與exp(j2πf_nt)混頻后采樣，并假設目標所處的距離門為其中，T_m表示第m個脈沖的發(fā)出時刻，表示脈沖到達目標后反射回接收機所需的時間，表示目標所處的位置到雷達的距離；則輸出信號表示為：

(5)式中，t_0h＝2R_0h/c表示目標初始距離到雷達的時間；c表示脈沖發(fā)射速度，為光速；表示不影響相參處理的復包絡，與m無關；2f_mv_h/c表示目標在不同載頻下的多普勒頻率；f_m表示第m種信號的載波頻率。

3.如權利要求2所述的一種變頻壓縮感知雷達的信號處理方法，其特征在于，將獲得多個單載頻的雷達回波信號，在進行相參處理時，將不同頻率的信號分開處理；所述步驟1.3)中公式(5)的載頻f_m用f_k替換，其中下標m表示發(fā)射的脈沖而k表示使用的載頻；輸出信號表示為：

轉(zhuǎn)化成抽象數(shù)學模型：

令β_h＝2f_kv_h/c，ξ[m]＝T_m；α_h表示一個不隨m變化而變化的常復數(shù)，β_h表示目標的多普勒頻率，表示脈沖起始時間，等效于隨機采樣的時間；w表示回波中存在的噪聲或者干擾信號。

4.如權利要求3所述的一種變頻壓縮感知雷達的信號處理方法，其特征在于，將所述公式(7)視為一個欠定線性系統(tǒng)：

s_k＝Θ(β,ξ)α+w (8)

(8)式中，s_k＝[s_k[0],s_k[1]...s_k[M-1]]^T表示欠采樣獲得的信號；β＝[β[0],β[1]...β[N-1]]^T表示對感興趣目標的多普勒頻率范圍等間距離散化成N份；ξ＝[ξ[0],ξ[1]...ξ[M-1]]^T表示隨機欠采樣的采樣時間；Θ(β,ξ)為包含變量β[n],ξ[m]的M×N維的感知矩陣，每個元素為Θ[m,n]＝exp(j2πβ[n]ξ[m])。

5.如權利要求4所述的一種變頻壓縮感知雷達的信號處理方法，其特征在于，所述步驟S20包括：

假設在雷達場景中目標數(shù)量低于預設閾值時，視雷達回波為稀疏信號，則公式(8)中，α＝[α[0],α[1]...α[N-1]]^T中含有大量的元素α[n]＝0；

矩陣Θ(β,ξ)需要滿足RIP條件，求解獲得稀疏信號，并且通過公式(9)轉(zhuǎn)換求解范數(shù)：

(9)式中，由噪聲方差決定的噪聲水平；

采用同倫算法，通過迭代的方式進行目標信號的重構(gòu)。