[发明专利]基于滤波器组多载波的一体化信号设计及处理方法

权利要求书

1.一种基于滤波器组多载波的一体化信号设计方法，其特征在于，根据滤波器的阶数K生成相应的PHYDAYS滤波器组并计算一体化信号在每个采样时刻的幅值；该信号设计方法的步骤包括如下：

步骤1，生成与选取滤波器的阶数K相应的PHYDAYS滤波器组，计算PHYDYAS滤波器组在每个采样时刻的幅值，K的取值由待设计的一体化信号子载波间旁瓣的幅值选取；

步骤2，按照下式，计算滤波器组多载波雷达通信一体化信号在每个采样时刻的幅值：

其中，S(t₂)表示滤波器组多载波雷达通信一体化信号在第t₂个采样时刻的幅值，t₂的取值与t₁对应相等，Re(·)表示取实部操作，M表示滤波器组多载波信号子载波的总数，k表示滤波器组多载波信号子载波的序号，X_k表示滤波器组多载波雷达通信一体化信号中的经过OQAM(Offset Quadrature Amplitude Modulation)调制的通信信息在第k个子载波上的调制复权重，p(t₁)表示PHYDYAS滤波器组在第t₁个采样时刻的幅值，exp(·)表示以自然数e为底的指数操作，j表示虚数单位符号，f_k表示滤波器组多载波雷达通信一体化信号中第k个子载波的中心频率。

2.根据权利要求1所述的基于滤波器组多载波的一体化信号设计方法，其特征在于，步骤1中所述的计算PHYDYAS滤波器组在每个采样时刻的幅值是由下式得到的：

其中，p(t₁)表示PHYDYAS滤波器组在第t₁个采样时刻的幅值，K表示滤波器的阶数，i表示滤波器阶数的序号，l的取值与滤波器阶数序号i对应相等，b_i表示第i阶滤波器的滤波器系数，cos(·)表示余弦函数，π表示圆周率，T₀表示与滤波器组多载波信号周期T取值相等的时间缩放参数。

3.根据权利要求1所述设计信号的一种基于滤波器组多载波的一体化信号处理方法，其特征在于，分别处理设计的发射信号在雷达接收端回波信号中通信信息及雷达信息,利用ISAR迭代熵算法估计雷达探测目标的运动参数并对探测目标进行雷达成像；该处理方法的步骤包括如下：

步骤1，获取探测目标反射后的回波信号：

步骤1.1，将设计的滤波器组多载波一体化信号辐射到信道模型的每条路径的信道中；

步骤1.2，计算信道模型在每条路径的信道中每个采样时刻的值，将所有通道每个采样时刻的值叠加后得到探测目标反射后的回波信号；

步骤2，处理回波信号中的通信信息：

步骤2.1，在雷达接收端对回波信号进行符号同步；

步骤2.2，对符号同步后回波信号子载波含有的通信信号进行采样，得到采样后的通信信号；

步骤2.3，采用载波校正算法，对每个采样后的通信信号进行处理，得到该采样点的载波频率偏差CFO值；

步骤2.4，用每个采样点的CFO值更新该采样后通信信号的载波频率，得到不含有偏移频率的校正后的通信信号；

步骤2.5，利用雷达信号的先验信息对信道响应进行估计，并对携带通信信息的回波信号插值后得到通信信号的信道响应估计结果，实现信道均衡；

步骤2.6，将均衡后的通信信号解映射后再进行信道解码，得到原始通信信息；

步骤3，采用ISAR迭代熵算法估计雷达探测目标的运动参数：

步骤3.1，按照下式，计算雷达信号探测到的目标回波信号的功率归一化图像矩阵：

其中，表示被雷达探测到的目标回波信号功率归一化矩阵，I表示被雷达探测目标的ISAR图像矩阵，该矩阵是由采用RD(Range Doppler)成像算法，对回波信号进行处理得到的，I'表示对矩阵I中每个元素值平方后得到的矩阵，M表示矩阵I中行的总数，N表示矩阵I中列的总数，m表示矩阵I中行的序号，n表示矩阵I中列的序号，|·|表示取绝对值操作，I_m,n表示矩阵I中第m行，第n列的元素值；

步骤3.2，按照下式，计算被雷达探测到的目标ISAR图像矩阵的图像熵：

其中，IE表示被雷达探测到的目标ISAR图像矩阵的图像熵，ln(·)表示以自然数e为底的对数操作，表示矩阵中第m行，第n列的元素值；

步骤3.3，按照下式，计算当前迭代更新后的目标加速度估计值：

其中，表示第i次迭代后的目标加速度的估计值，arg(·)表示复数辐角函数，表示对以为变量的函数取最小值操作，表示被雷达探测到的目标的速度为加速度为时，该目标的ISAR图像矩阵的图像熵；当i＝1时，表示由回波信号经过互相关算法处理后得到的被雷达探测到的目标的速度初始值，a_max表示被雷达探测到的目标加速度的最大值；当i＞1时，表示第i-1次迭代后的目标速度的估计值，表示第i-1迭代后目标加速度的估计值，α表示目标加速的最大变化值；

步骤3.4，按照下式，计算当前迭代更新后目标速度的估计值：

其中，表示第i次迭代后目标速度的估计值，表示对以v为变量的函数取最小值操作，表示被雷达探测到的目标的速度为加速度为时，该目标的ISAR图像矩阵的图像熵，表示第i-1次迭代后目标速度的估计值，β表示速度的最大变化量；

步骤3.5，判断当前迭代更新后目标速度的估计值是否满足终止条件，若是，则得到被雷达探测到的目标速度的准确值后执行步骤4，否则，执行步骤3.3；

步骤4，利用目标速度准确值对回波信号进行多普勒频偏补偿：

步骤4.1，采用距离向傅里叶变换，将时域的回波信号变换到二维频域后，再采用距离向脉冲压缩算法对二维频域的回波信号进行处理，得到距离压缩后的信号；

步骤4.2，采用距离徙动校正算法，对距离压缩后的信号处理，得到距离徙动校正后的信号；

步骤4.3，采用与步骤4.1相对应的距离向傅里叶反变换，将距离徙动校正后的信号变换到时域；

步骤4.4，利用公式计算距离徙动校正后时域信号的多普勒频偏，其中，f′_d表示回波信号中的多普勒频偏，v_p表示目标速度的准确值，λ表示回波信号的波长；

步骤4.5，采用多普勒频偏补偿算法，对距离徙动校正后的时域回波信号进行处理，消除回波信号中的多普勒频偏f′_d，得到不含有多普勒频偏的回波信号；

步骤5，对探测目标进行雷达成像：

步骤5.1，将不含有多普勒频偏的回波信号输入到方位向压缩匹配滤波器中，输出方位向压缩后的回波信号；

步骤5.2，采用方位向傅里叶反变换算法，对方位向压缩后的回波信号进行处理，得到目标在距离-方向平面的雷达成像点。