[发明专利]机载正前视扫描雷达角超分辨方法

摘要

本发明公开一种机载正前视扫描雷达角超分辨方法，根据阵列天线功率方向图和实波束雷达功率方向图的等价关系，建立扫描雷达方位向回波与阵列信号处理的映射；并根据映射矩阵计算最小二乘估计得到阵列信号的自相关矩阵，采用多重信号分类方法对自相关矩阵计算谱函数，得到超分辨结果；本发明的方法适用于多个强点目标，并可以在物理孔径一定的情况下对目标进行超分辨；同时，本发明的方法利用单次回波数据即可完成对自相关矩阵的映射，在低信噪比时具有更低的估计方差。

主权项

一种机载正前视扫描雷达角超分辨方法，其特征在于，通过建立机载正视扫描雷达回波和阵列信号自相关矩阵的映射，对阵列信号自相关矩阵采用多重信号分类方法进行目标估计，包括以下步骤：S1：将扫描雷达回波映射到阵列信号自相关矩阵，具体包括以下分步骤：S11：根据阵列信号的空域匹配滤波输出功率得到阵列天线方向图对均匀线阵，假设有M个阵元，阵元间距d＝λ/2，其中λ为入射信号波长，θ＝[θ1,θ2,...,θK]T为空间采样角度，则该阵列的空域匹配滤波输出功率为P(θk)＝aH(θk)Ra(θk)其中，为方向矢量，R＝E[y(n)yH(n)]为阵列接收信号的自相关矩阵，y(n)＝[y1(n),y2(n),...,yM(n)]T为各阵元接收信号，n代表快拍时刻，在非相干源情况下，阵列的空域匹配滤波输出功率可以表示成其中，E[|si(n)|2]为各入射信号功率；A(θk)＝|aH(θk)a(θi)|2,i,k＝1,...,K即为阵列的功率天线方向图，它指向θi，具有(sinx/x)2形式；阵列功率天线方向图主瓣宽度可以表示为S12：根据扫描雷达天线方向图和阵列天线方向图的等价关系，得到映射矩阵假设同一距离单元，不同方位θ上有目标Tk,k＝1,...,K，则扫描雷达方位向回波可以表示为其中，A'(θk)目标Tk的回波，它是指向θk的扫描雷达天线方向图，σi,i＝1,...,K为目标Tk,k＝1,...,K的后向散射系数(RCS)；令P(θk)＝Y(θk)，A(θk)＝A'(θk)，得到如下方程组设将完整波束扫过目标所经历的距离走动量表示为Φr＝Y其中，S13：根据映射矩阵计算最小二乘估计得到阵列信号的自相关矩阵令r＝[r*(M‑1),r*(M‑2),...,r(0),r(1),r(2),...,r(M‑1)]T为由自相关矩阵R中的各元素组成的矩阵，Y＝[y(θ1),y(θ2),...,y(θK)]T为扫描雷达方位向回波，得到最小二乘估计由即可根据Toeplitz性质得到R；S2：采用多重信号分类方法进行角超分辨S21：对阵列信号的自相关矩阵进行特征分解，得R＝UΣUH其中，Σ＝diag(λ1,λ2，...,λM)，λm,m＝1,...,M为R的特征值；S22：根据公式计算使得γb最大的b值，得到信源值b，具体公式如下：γb＝λb/λb+1，其中，b＝1,2,…,M‑2，λb与λb+1表示特征值；S23：根据信源值b划分得到信号子空间Us与噪声子空间UN，具体为：将特征值λ1，λ2，…，λb所对应的特征向量组成信号子空间Us，将特征值λb+1，λb+2，…，λA所对应的特征向量组成噪声子空间UN，有S24：根据得到的信号子空间Us与噪声子空间UN计算谱函数，表示为其中，aH(θk)表示方向矢量a(θk)的转置。