[发明专利]一种基于两次相位补偿的稳健自适应脉冲压缩方法

说明书

本发明公开了一种基于两次相位补偿的稳健自适应脉冲压缩方法，该方法首先补偿因距离采样失配引起的相位失配，然后补偿因脉内多普勒失配引起的相位失配；最后利用降维自适应脉冲压缩方法实现距离旁瓣抑制。本发明通过依次估计距离采样失配量和多普勒失配量，补偿回波中距离采样失配和多普勒失配引起的相位失配，解决了该相位失配造成的自适应脉冲压缩输出距离旁瓣显著升高的问题；同时，本发明针对距离维数据中多目标距离旁瓣相互影响的问题，通过构建不同匹配滤波波形间的协方差矩阵来描述多目标之间的相互影响程度，进而通过协方差矩阵求逆操作来抑制多目标的距离旁瓣。

技术领域

本发明涉及雷达信号处理领域，具体涉及雷达信号的自适应脉冲压缩领域，特别是涉及一种基于两次相位补偿的稳健自适应脉冲压缩方法。

背景技术

随着雷达技术的广泛应用，用户对雷达系统的作用距离、距离分辨能力、测量精度等性能指标提出了越来越高的要求，基于大时宽-带宽积信号的脉冲压缩技术能够同时满足雷达系统对雷达探测距离和距离分辨率的要求。

传统的脉冲压缩技术通常采用匹配滤波(Matched Filter,MF)器来实现。匹配滤波器是一种在点目标和高斯白噪声条件下，使输出信噪比最大化的最佳线性滤波器。然而实际应用中，匹配滤器的输出存在强目标距离旁瓣可能会遮蔽邻近弱目标主瓣的问题。加窗脉冲压缩技术能够抑制强目标的部分距离旁瓣能量，但效果有限。而自适应脉冲压缩方法为解决这个问题提供了很好的思路。Blunt教授提出的基于迭代最小均方误差准则(Reiterative Minimum Mean Square Error,RMMSE)的自适应脉冲压缩(Adaptive PulseCompression,APC)方法利用目标距离维功率值为每一个距离单元设计相应的自适应滤波器，通过反复迭代即可获得良好的距离旁瓣抑制性能。然而目标回波脉冲中可能存在多普勒频率f_d，这将导致目标回波采样点复幅度与线性调频波形之间存在多普勒失配，进而导致二者之间出现相位失配。针对存在多普勒失配的情况，Blunt教授提出了基于多普勒补偿的自适应脉冲压缩方法，即在估计并补偿脉内多普勒频率的基础上，再进行自适应脉冲压缩，避免了多普勒失配造成自适应脉冲压缩性能严重下降的问题。

以上自适应脉冲压缩方法都假定目标点位于采样点上，即没有考虑距离采样失配的情况。距离采样失配是指雷达对目标回波脉冲信号进行距离维采样时，采样点不是正好位于目标所在距离点上，从而导致回波采样点距离与目标真实距离之间存在差异，进而使得回波采样点复幅度与目标真实点复幅度之间出现相位失配。这是一种很常见的现象。对于常用的线性调频信号来说，距离采样失配将会使其回波在自适应脉冲压缩过程中，难以在距离旁瓣处形成深凹口，从而造成自适应脉冲压缩性能的严重下降。对此，Blunt教授团队提出在一个距离单元中进行过采样的策略来抑制距离采样失配带来的影响，但过采样会导致存储量和计算量的大幅增加。而李秀友等人提出的一种基于线性约束最小方差准则的自适应脉冲压缩方法，通过设置主瓣宽度和干扰零点约束条件来解决距离采样失配问题，但是该算法需要事先界定目标的强弱，这在实际中很难定量操作。而且，对于同时出现多普勒失配和距离采样失配情况下的自适应脉冲压缩问题，目前尚未见报道。

发明内容

为了解决上述多普勒失配与距离采样失配同时出现情况下的自适应脉冲压缩的技术问题，本发明提供一种基于两次相位补偿的稳健自适应脉冲压缩方法，该方法首先补偿因距离采样失配引起的相位失配，然后补偿因脉内多普勒失配引起的相位失配；最后利用降维自适应脉冲压缩方法实现距离旁瓣抑制。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于两次相位补偿的稳健自适应脉冲压缩方法，具体包括如下步骤：

S1、利用线性调频信号序列对输入的距离维回波数据进行匹配滤波，并在输出结果的包络中找到最大值点；

S2、利用该最大值点对应的距离维回波数据，估计该最大值点对应的距离采样失配量和多普勒失配量，以此构建经过距离采样失配补偿和多普勒失配补偿的新匹配滤波器，并将其存入新匹配滤波器集合中；