[发明专利]一种用于捷变频雷达的多通道随机调制欠采样结构及其参数估计方法

权利要求书

1.一种用于捷变频雷达的多通道随机调制欠采样结构，其特征在于，所述采样结构包含一个或多个采样通道，在每个采样通道中，捷变频雷达信号首先与伪随机序列PRS混频，混频后的脉冲在频域被按固定的频率间隔分开，再分别调制到中频；随后利用带通采样定理对混频后信号进行带通滤波和低速采样，最后联合多通道欠采样得到多通道欠采样数据。

2.根据权利要求1所述一种用于捷变频雷达的多通道随机调制欠采样结构的参数估计方法，其特征在于，所述参数估计方法具体为，利用多通道欠采样数据，通过求解线性最小二乘问题来解析计算脉冲不同频率位置的傅里叶系数；然后利用ESPRIT方法从少量傅里叶系数中估计脉冲的时延和幅度参数；

利用I个采样通道，每个捷变频脉冲获得I≤I组连续的傅里叶系数；对于具有L个目标回波的捷变频雷达信号，利用Q个脉冲重复间隔的采样值估计信号参数所需的最小采样点数仅为每通道个。

3.根据权利要求2所述参数估计方法，其特征在于，所述估计方法包括以下步骤：

步骤1：采用如权利要求1所述采样结构，即通用FRI采样系统；

步骤2：基于步骤1的采样系统进行采样，待采样信号x(t)经过分流后，分别与不同频率随机序列进行混频；

步骤3：基于步骤2的混频，对采样值做离散傅里叶变换，计算得到采样值的傅里叶系数；

步骤4：基于步骤3采样值的傅里叶系数，联合多个通道采样值的傅里叶系数(8)构造方程；

步骤5：基于步骤4构造的方程所示的采样值构造向量，联合多个脉冲重复间隔和多组连续傅里叶系数，构造自相关矩阵；

步骤6：基于步骤4构造的方程与估计的时延参数构造线性方程组，求解线性方程组获得信号的幅值参数。

4.根据权利要求2所述参数估计方法，其特征在于，对通用FRI采样系统设置条件，即假设待采样的捷变频雷达信号x(t)由Q个脉冲发射周期组成，每个脉冲周期内包含L个静止目标回波，则待采样信号表示为：

其中a_l表示信号第l个目标回波的未知幅值参数，a_l≠0,T为发射脉冲的脉冲间隔，τ_l＜T是信号第l个目标回波的未知时延参数；h_q(t)＝h(t)cos(2πf_qt)为第q个带载频的基脉冲，其中h(t)为波形已知的脉冲基函数，其带宽为B，f_q＝f₀+C_qΔf是随机选择的第q个发射脉冲的载波频率，其跳变范围为B_t，f₀代表捷变频雷达初始频率，Δf表示跳变频率间隔，是第q个发射脉冲载波频率的随机调制编码。

5.根据权利要求4所述参数估计方法，其特征在于，由于τ_l＜T，待采样信号在时域分开，因此第q个脉冲的回波信号表示为：

将其写成傅里叶系数表示的形式，也就是

其中

其中H_q(k)为h_q(t)的傅里叶系数；

调制信号设计为周期伪随机序列，为幅值±1跳变的分段常数函数，其一个周期内的表达式为：

其中T_p是随机序列的周期，即对于任意的有关系p_i(t+nT_p)＝p_i(t)，M是一个周期内随机序列的跳变符号个数；将其写成傅里叶系数表示的形式为：

其中是随机序列的非零傅里叶系数。