[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

说明书

本发明属于信号处理领域，具体涉及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。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，联合多通道欠采样数据，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方法可以从最少个傅里叶系数中估计脉冲的时延和幅度参数。本发明针对捷变频雷达信号的采样和参数估计问题。

技术领域

本发明属于信号处理领域，具体涉及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。

背景技术

捷变频雷达也称随机步进频率雷达，是指一种脉冲体制雷达，各雷达发射脉冲的载波频率可以在较宽频带范围内快速切换。由于捷变频雷达载频的随机跳变特性，使其具有优异的低截获、抗干扰和电磁兼容性能，研究其采样和信号处理问题具有重要的应用价值。然而，载频随机变化的特性也为捷变频雷达信号的采样带来了困难，尤其是对本振信号的快速切换、高频率稳定度特性具有很高的要求。同时，为了提高雷达探测的距离分辨率，通常采用大带宽信号，按照传统奈奎斯特(Nyqiust)采样定理进行采样需要较高的采样率，给后端的采样、传输、存储和计算都带来了巨大的压力。

近年来，有限新息率(Finite Rate ofInnovation，简称FRI)采样理论被提出。该理论指出，对于由有限参数决定的FRI信号，可以以大于等于信号新息率的速率完成信号的采样与参数估计。捷变频雷达信号是一种可以由时延和幅值参数来表征的信号，属于FRI信号。现有的FRI采样方法大都通过设计特定的采样结构来获取信号有限个傅里叶系数，并利用有限个傅里叶系数估计信号参数，以达到欠采样的目的。然而，这些方法大都针对特定频段的脉冲信号进行设计，对于不同载波频率的信号不具有通用性，对捷变频雷达信号的采样需要大量采样通道或者快速频率切换的调制信号。黄国兴等人针对脉冲串信号提出了一种基于随机解调的通用FRI采样结构，但是该方法需要预设脉冲时延参数网格，并且其参数估计算法的计算量仍然与采样带宽有关，对于大带宽信号需要的计算量巨大。

发明内容

本发明提供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，针对捷变频雷达信号的采样和参数估计问题。

本发明通过以下技术方案实现：

一种用于捷变频雷达的多通道随机调制欠采样结构，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。

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，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。

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，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；