[發(fā)明專利]基于capon算法的PRI捷變雷達(dá)目標(biāo)參數(shù)估計(jì)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110274056.6
• 申請日: 2021-03-15
• 公開（公告）號: CN113093120B
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 全英匯;杜思予;劉智星;方文;吳耀君;張瑞;李亞超;別博文;邢孟道
• 申請（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號: G01S7/36
• 分類號: G01S7/36;G01S7/41;G06F17/10;G06F17/16
• 代理公司: 西安睿通知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 61218
• 代理人: 惠文軒

本發(fā)明屬于雷達(dá)信號處理技術(shù)領(lǐng)域，具體公開了一種基于capon算法的PRI捷變雷達(dá)目標(biāo)參數(shù)估計(jì)方法，包括步驟：PRI捷變雷達(dá)發(fā)射信號并接收回波信號；將雷達(dá)回波信號與對應(yīng)的發(fā)射載頻依次進(jìn)行混頻處理和脈沖壓縮處理，得到脈壓后的回波信號；設(shè)計(jì)與capon算法對應(yīng)的濾波器，使輸入濾波器的脈壓后的回波信號含載頻成分完全通過，且濾波器的平均輸出功率最小，將該最小平均輸出功率作為回波信號的capon功率譜估計(jì)；確定每個(gè)目標(biāo)的距離和速度信息。本發(fā)明通過設(shè)計(jì)濾波器能夠使頻率特性旁瓣最小，從而得到精確的譜估計(jì)結(jié)果，在低信噪比情況下也能較為準(zhǔn)確地估計(jì)出目標(biāo)參數(shù)，運(yùn)算量少，運(yùn)行速度快。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及雷達(dá)信號處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于capon算法的PRI捷變雷達(dá)目標(biāo)參數(shù)估計(jì)方法，可用于電子偵察、對抗、導(dǎo)彈等領(lǐng)域。

背景技術(shù)

PRI捷變雷達(dá)信號的發(fā)射脈沖重復(fù)周期在一定范圍內(nèi)快速變化，各重頻可按一定規(guī)律變化，也可隨機(jī)跳變，抖動范圍通常在1％-10％；PRI捷變雷達(dá)具有一系列優(yōu)勢：1)由于雷達(dá)的PRI是一種重要的信號分選識別參數(shù)，PRI捷變將導(dǎo)致信號分選和識別難度增加，有效提高抗欺騙干擾性能，具有更強(qiáng)的低截獲性，2)增加雷達(dá)探測距離，3)有效抑制海浪雜波以及其他分布雜波的干擾，4)提高追蹤精度，5)有效避免距離模糊，具備解距離模糊和多普勒模糊的能力，等等；在現(xiàn)代戰(zhàn)場日益復(fù)雜的電磁環(huán)境中，PRI捷變雷達(dá)具有廣闊的應(yīng)用前景。

由于雷達(dá)重頻在一定范圍內(nèi)捷變，同一距離單元上不同脈沖間采樣具有非均勻性，無法直接采用傳統(tǒng)FFT技術(shù)進(jìn)行相參積累，影響目標(biāo)高分辨距離像合成與多普勒信息提取，信噪比降低，可靠性也不強(qiáng)。現(xiàn)有的參數(shù)估計(jì)方法存在幾點(diǎn)問題：1)在多目標(biāo)場景下，旁瓣相互干擾疊加從而影響目標(biāo)的運(yùn)動參數(shù)估計(jì)性能；2)采用壓縮感知算法(CS)對回波信號進(jìn)行稀疏重構(gòu)，雖然能夠有效降低副瓣并具備較強(qiáng)檢測性能，但由于其需要構(gòu)建感知矩陣，增加復(fù)雜運(yùn)算，且易受稀疏度限制，再進(jìn)行多目標(biāo)估計(jì)時(shí)精確度大大降低；3)采用MUSIC算法進(jìn)行譜估計(jì)時(shí)，需要模型階先驗(yàn)知識，顯然無法滿足現(xiàn)代電子戰(zhàn)日益復(fù)雜多變的需求；4)在噪聲環(huán)境下，目標(biāo)易被淹沒，無法準(zhǔn)確估計(jì)參數(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種基于capon算法的PRI捷變雷達(dá)目標(biāo)參數(shù)估計(jì)方法，通過設(shè)計(jì)濾波器能夠使頻率特性旁瓣最小，從而得到精確的譜估計(jì)結(jié)果，在低信噪比情況下也能較為準(zhǔn)確地估計(jì)出目標(biāo)參數(shù)，運(yùn)算量少，運(yùn)行速度快。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。

基于capon算法的PRI捷變雷達(dá)目標(biāo)參數(shù)估計(jì)方法，包括以下步驟：

步驟1，PRI捷變雷達(dá)發(fā)射信號并接收回波信號；將雷達(dá)回波信號與對應(yīng)的發(fā)射載頻依次進(jìn)行混頻處理和脈沖壓縮處理，得到脈壓后的回波信號；

步驟2，根據(jù)脈壓后的回波信號，設(shè)計(jì)與capon算法對應(yīng)的濾波器，使輸入濾波器的脈壓后的回波信號含載頻成分完全通過，且濾波器的平均輸出功率最小，將該最小平均輸出功率作為回波信號的capon功率譜估計(jì)；

步驟3，根據(jù)回波信號功率譜，確定每個(gè)目標(biāo)的距離和速度信息。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

(1)本發(fā)明選用PRI捷變雷達(dá)，相對于傳統(tǒng)脈沖雷達(dá)，具有合成寬帶寬，探測距離遠(yuǎn)，抗電子對抗，抗干擾等諸多優(yōu)點(diǎn)，具有更強(qiáng)的在復(fù)雜環(huán)境中生存的能力；

(2)本發(fā)明采用capon算法實(shí)現(xiàn)目標(biāo)參數(shù)估計(jì)，算法本質(zhì)為設(shè)計(jì)一種濾波器，能夠使頻率特性旁瓣最小，從而得到精確的譜估計(jì)結(jié)果；

(3)相對于壓縮感知算法，本發(fā)明不需要構(gòu)建感知矩陣，運(yùn)算量少，運(yùn)行速度快，且不受稀疏度限制，能夠精確估計(jì)多個(gè)目標(biāo)參數(shù)；

(4)對比MUSIC算法，本發(fā)明采用capon算法進(jìn)行功率譜估計(jì)時(shí)，無需模型階的先驗(yàn)知識，能夠直接給出信號功率的估計(jì)值，從而確定目標(biāo)參數(shù)。