[发明专利]基于相干FDA的分段线性调频波形设计方法

说明书

本发明属于信号处理技术领域，公开了一种基于相干FDA的分段线性调频波形设计方法，其实现过程为：(1)设置频率分集阵列系统参数；(2)通过对频率分集阵列发射端发射信号进行分段设计，获取其发射信号；(3)根据发射信号，获取接收回波信号；(4)对接收信号做下变频处理；(5)根据发射信号，设计匹配滤波器；(6)利用匹配滤波器对下变频处理后的回波信号做匹配滤波处理，得到频率分集阵列处理后的回波信号。本发明能够有效减小计算复杂度，降低发射波束的旁瓣，可用于频率分集阵列对目标的参数估计。

技术领域

本发明信号处理技术领域，尤其涉及一种基于相干FDA(频率分集阵列，FrequencyDiversity Array)的分段线性调频波形设计方法，可用于频率分集阵列对目标的参数估计。

背景技术

多输入多输出(MIMO)雷达发射多个波形正交的电磁波以提供雷达系统设计中的额外自由度(DOF)。MIMO雷达基本上可以分为两类：并置MIMO雷达和分布式MIMO雷达。与形成窄聚焦波束的相控阵雷达相比，并置MIMO雷达具有发射分集优势，但存在信噪比损失(SNR)的缺点，因为宽波束照射是以牺牲相干发射增益为代价的。为了在充分利用相控阵相干增益优势的同时保持MIMO雷达的发射分集特性，近几十年来，发射波束方向图合成技术受到了广泛的关注。

传统的MIMO雷达发射分集技术主要包括波形分集和频率分集。然而，这两种技术都有一定的局限性。对于波形分集技术，在相同带宽内的传输波形要求是完全正交的。此外，通过匹配滤波，不同波形之间的相关性通常导致距离维中较高的旁瓣电平，它对弱目标检测有不利影响。在这种情况下，没有性能损失就不能满足恒模约束。另一方面，通过调整载波频率，频率分集可以实现发射波形的频域正交。但是，当信号间存在较大的频差时，由于参数估计误差和信噪比损失，不能保证信号的相干性。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于相干FDA的分段线性调频波形设计方法，以降低旁瓣，减小计算复杂度。

本发明通过发射带宽的选择将发射波束设计转换成频谱整形，提出基于相干频率分集阵列(Frequency Diversity Array)的分段线性调频波形设计方法，发射端各个阵元发射一种分段线性调频波形，不同阵元之间的信号载频具有相对的频率增量，再根据其发射信号分析其模糊函数，通过匹配滤波函数的设计，对接收信号进行滤波处理，最终达到降低旁瓣的效果。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案予以实现。

一种基于相干FDA的分段线性调频波形设计方法，所述方法包括如下步骤：

步骤1，设置频率分集阵列，所述频率分集阵列的发射端由间距为d的M个阵元组成，所述频率分集阵列的接收端由间距为d的N个阵元组成，所述频率分集阵列的空间覆盖角度为Ω，且所述空间覆盖角度由Q个连续子角扇区组成；并设目标角度为θ₀，目标距离为R；

步骤2，获取频率分集阵列的发射端M个阵元发射的信号；

步骤3，根据所述发射端M个阵元发射的信号，确定接收端N个阵元接收到的回波信号；并对所述回波信号进行下变频处理，得到下变频处理后的回波信号；

步骤4，设定频率分集阵列的波束形成方向，并根据所述发射端M个阵元发射的信号，确定匹配滤波函数；

步骤5，根据所述匹配滤波函数，对所述下变频处理后的回波信号进行匹配滤波，得到频率分集阵列的等效发射波束形成。

本发明技术方案的特点和进一步的改进为：

(1)步骤2具体包括如下子步骤：