[发明专利]用于谐波雷达频谱感知与频率选择的方法

说明书

本发明提供了一种用于谐波雷达频谱感知与频率选择的方法，采用多级分辨率细化和多速率降采样技术,解决了谐波雷达频谱感知的高分辨率频率分析和计算复杂度高的问题；使用多级频率簇聚合搜索替代传统频谱感知频率搜索中的快速二分搜索，大幅度提高频率搜索效率和频率感知时效性、实时性。

技术领域

本发明属于近场非线性目标谐波雷达探测技术领域，主要涉及一种用于谐波雷达频谱感知与频率选择的方法。

背景技术

谐波雷达主要通过发射经过特别波形设计的电磁波信号，照射到非线性目标上，然后检测非线性目标经过激励之后的再辐射非线性谐波特征信号，实现对含有半导体节点和金属结点等具有内部非线性特性的目标进行检测和定位。与传统线性雷达相比，具有优良的抗线性杂波性能。可以广泛应用于安检、公安、交通和城建等领域。

谐波雷达的发射和接收频率选择必须以目标响应最大化为基本原则，以二次谐波雷达为例，在同样发射功率条件下，谐波雷达接收信号信噪比与距离的六次方呈反比关系，而线性雷达接收信号信噪比与距离的四次方呈反比关系，因此对工作频点的电磁干扰信号更为敏感。另外，谐波雷达的射频器件对电磁干扰也要求较高，除了要防止器件饱和之外，还必须避免干扰信号激励这些射频器件自身产生非线性串扰信号，降低谐波雷达的灵敏度。因此对于谐波雷达而言，实时选择没有电磁干扰信号和低噪底的工作频点尤其重要。

频谱感知是应用于谐波雷达工作频率选择最为常用的方法，通过对谐波雷达接收频点附近一定带宽内的无线电频谱进行实时监测，分辨出具有最小干扰和噪声水平的频点作为最佳工作频点就可以达到最佳探测性能。

在谐波雷达的频谱感知中，一般采用宽带功率检测技术来判断具有最低噪声和干扰的工作频点，除了满足时效性需求之外，通常在频率搜索和检测时还采用以下判据：

--目标频点功率必须小于一定的门限，这样可以保证该频点干扰信号和噪声较低；

--目标频点附近周围的信号功率也必须小于一定的门限，这样可以预防目标频点附近存在强干扰信号，可能会泄漏进入并对目标频点形成时变干扰。

实现上述判据的关键在于需要对整个监测频段进行足够分辨率的频谱分析、搜索和判决，包括采用很大点数的快速傅里叶变换实现高分辨率频率变换，各个频点功率估计，采用加权函数来组合计算可能为目标频率附近的若干频点功率，以及基于快速二分法的最小功率检测与判决。考虑到谐波雷达比传统线性雷达对无线电电磁波干扰的要求更高，其频谱感知分辨率和时效性也要求更高，这就需要消耗非常大的计算资源，引起设备成本、重量大幅度增加，因此传统频谱感知和频率选择方法在谐波雷达领域可应用性较差。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种用于谐波雷达频谱感知与频率选择的方法。

根据本发明提供的一种用于谐波雷达频谱感知与频率选择的方法，包括：

步骤1：从感知带宽为B的时域采样数据中取出一段数据进行N₁点快速傅里叶变换，并计算出各个频点信号功率，得到粗分辨率功率谱估计；

步骤2：对得到的粗分辨率功率谱进行二元门限判决，频率簇聚合和搜索，得到信号功率最小的频率聚合点以及得到频率聚合点；

步骤3：将时域采样数据按照所述频率聚合点和聚合频段进行数字下变频、多速率滤波以及降采样；

步骤4：对经过降采样的时域数据进行N₂点快速傅里叶变换，并计算出各个频点信号功率，得到精细分辨率功率谱估计；

步骤5：将所述频率聚合点作为频率信息，实时报送给谐波雷达发射机，谐波雷达发射机根据所述频率信息实时切换工作频点和信号波形。

优选地，所述步骤1包括如下步骤：