[发明专利]一种雷达回波信号的采样方法及重构方法

说明书

一种雷达回波信号的采样方法及重构方法，属于雷达信号处理技术领域，解决了因雷达信号带宽大而造成的现有奈奎斯特采样雷达采样速率过高和采样数据过多的问题。所述采样方法通过两路交错调制的雷达回波信号获取原雷达回波信号的一个傅里叶系数实部，并利用多通道获取原雷达回波信号在多个频带下的多个傅里叶系数实部，从而构成傅里叶系数实部集合；所述重构方法利用雷达回波信号的傅里叶系数实部以及雷达基脉冲的实部和虚部，通过时域网格化处理将雷达回波信号的重构问题转化为最小L0范数问题，并采用OMP算法求得幅值参数向量的稀疏解，进而估计出雷达回波信号的时延参数和幅值参数。本发明适用于对雷达回波信号进行采样和重构。

技术领域

本发明涉及一种信号的采样方法及重构方法，属于雷达信号处理技术领域。

背景技术

雷达主要用于对待测目标进行检测、跟踪、识别、分类以及成像，在商业、气象、军事和民用等领域都有着广泛的应用，如气象雷达、机场调度雷达、警戒雷达和火控雷达等。

对于雷达系统来说，采用宽带信号能够提高其抗干扰能力、分辨率和携带目标信息量，有利于待测目标的检测、参数的精确估计以及目标特征的提取。在通常情况下，雷达系统需要以奈奎斯特频率对雷达回波信号进行采样。然而，现有雷达系统的发射信号的带宽通常为百兆级，甚至更高。因此，当雷达系统采用奈奎斯特频率对雷达回波信号进行采样时会产生大量的采样数据，大量的采样数据会给后端的数字信号处理和存储带来巨大压力，不利于采样数据的实时处理，影响雷达回波信号的侦收，从而严重地制约了宽带雷达信号侦察技术的发展。

有限新息率(Finite Rate of Innovation，FRI)采样理论是近年来提出的一种欠采样理论。该采样理论指出：对于可由有限数目的自由参数完全表示的参数化信号，只要选用合适的采样核函数进行滤波，并以大于或等于信号新息率的速率进行采样，就可以通过这些采样值估计出未知参数。FRI采样理论中采样速率仅与信号的新息率有关，对于参数化信号而言，新息率就是信号在单位时间内的自由参数数目，由于信号的新息率通常远低于其奈奎斯特频率，因而能够大大降低采样速率。根据雷达的原理，雷达回波信号是一种参数化信号，非常适合于FRI采样理论。

发明内容

本发明为解决因雷达信号带宽大而造成的现有奈奎斯特采样雷达采样速率过高和采样数据过多的问题，提出了一种雷达回波信号的采样方法以及基于该采样方法的雷达回波信号的重构方法。

本发明所述的雷达回波信号的采样方法包括：

步骤一、初始化：在单基地雷达检测静止点目标的场景下，建立单个脉冲重复周期内的雷达回波信号模型

其中，L是点目标的个数，T是雷达的脉冲重复周期，h(t-t_l)是雷达回波信号的波形函数，a_l是雷达回波信号的幅值参数，t_l是雷达回波信号的时延参数；

步骤二、交错调制：分别采用第一余弦信号p₁(t)和第二余弦信号p₂(t)对雷达回波信号x(t)进行调制，并得到第一调制信号y₁(t)和第二调制信号y₂(t)；

p₁(t)＝cos(ω₁t)，p₂(t)＝cos(ω₂t)，y₁(t)＝x(t)·p₁(t)，y₂(t)＝x(t)·p₂(t)；

分别对第一调制信号y₁(t)和第二调制信号y₂(t)进行连续时间里的傅里叶变换，得到第一调制信号y₁(t)的混叠频谱Y₁(ω)和第二调制信号y₂(t)的混叠频谱Y₂(ω)：