專利名稱：天波超視距雷達(dá)頻域超分辨微多徑測高方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及雷達(dá)信號處理領(lǐng)域中的一種雷達(dá)測高方法，適用于天波超視距雷達(dá)的信號處理系統(tǒng)，可以用于存在多徑條件下目標(biāo)高度測量。同時，核心理論和方法還可應(yīng)用于其他目標(biāo)高度估計需求的信號處理系統(tǒng)中。
背景技術(shù)：
天波超視距雷達(dá)利用電離層對電磁波的折射實現(xiàn)對視距外目標(biāo)的檢測，工作距離遠(yuǎn)、覆蓋范圍大，能夠提供戰(zhàn)略預(yù)警情報信息。但由于其自上而下的探測方式，常規(guī)方法只能提供目標(biāo)距離、目標(biāo)方位和多普勒頻率，不能提供目標(biāo)高度信息，給提高目標(biāo)定位精度、實現(xiàn)目標(biāo)粗分類與檢測識別帶來了困難，限制了其效能的進(jìn)一步發(fā)揮。為了解決這一問題，文獻(xiàn)[l]AndersonC. ff. , Green S. D. , Kingsley S. P. “HFskywave radar estimating aircraft heights using super-resolution in range，，IEEProceedings-Radar, SonarNavigation, August 1996,143 (4), 281-285 利用海面對信號的多徑效應(yīng)，提出了目標(biāo)的微多徑信號模型。該模型中，發(fā)射信號st (t)與目標(biāo)散射信號\(t)在目標(biāo)附近的海面上反射，從而形成多徑信號，而此多徑信號的入射角度和相對于直接傳播信號的時延與高度相關(guān)，因此可通過測量多徑信號多普勒頻率與距離之間的差異來實現(xiàn)對目標(biāo)高度的估計。由于多徑信號距離、多普勒頻率差分別遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于天波雷達(dá)的距離、多普勒分辨單元，如何實現(xiàn)極細(xì)微信號參數(shù)分辨成為利用這一模型估計目標(biāo)高度的關(guān)鍵。針對這一關(guān)鍵難點，文獻(xiàn)[2]ANDERSONR. H.，KRAUT S.，KROLIK J. L. “Robustaltitudeestimation for over-the-horizon radar using a state—space multipathfading model，，IEEETransactions on Aerospace and Electronic Systems, January2003,39(1)，192-201提出利用水聲信號處理中的匹配濾波法，考察信號距離-多普勒頻譜譜峰形狀在多次駐留時間上的變化，將之與微多徑模型進(jìn)行匹配，以匹配程度最高的高度參量作為對待求目標(biāo)高度的估計。不過，由于高頻電磁波在電離層中的傳播路徑與電離層狀態(tài)息息相關(guān)，這一方法的順利實施，離不開對電離層參數(shù)的精確掌握。而電離層參數(shù)不僅具有一定的隨機性，且處于不斷的變化之中，當(dāng)前技術(shù)水平并不足以支持前述方法對電離層參數(shù)的高精度需求，目前尚未見到國內(nèi)外天波超視距雷達(dá)目標(biāo)高度估計進(jìn)入實際應(yīng)用的報道。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種天波超視距雷達(dá)頻域超分辨微多徑測高方法，解決天波超視距雷達(dá)系統(tǒng)進(jìn)行目標(biāo)高度測量所面臨的困難和問題，克服已有技術(shù)的缺點和不足。在不改變系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)的前提下，有效實現(xiàn)對目標(biāo)微多徑信號參數(shù)的分辨，并提高對電離層參數(shù)估計誤差的穩(wěn)健性。為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種天波超視距雷達(dá)頻域超分辨微多徑測高方法，包括如下步驟
(I)將波束形成后的某通道原始接收數(shù)據(jù)X分成兩路，一路送常規(guī)處理，經(jīng)脈沖壓縮和相干積累后進(jìn)行目標(biāo)檢測，得到感興趣目標(biāo)距離A和多普勒頻率fM，另一路送往步驟
(2)，數(shù)據(jù)矩陣X維數(shù)為MtlXNtl，其中M0、N0分別為相干周期數(shù)和每周期采樣點數(shù)，其相干周期長度為T，周期內(nèi)采樣間隔為t ；(2)根據(jù)脈沖壓縮原理，將步驟(I)得到的目標(biāo)距離A換算成信號瞬時頻率&，結(jié)合多普勒頻率fD(l，設(shè)計相應(yīng)的帶通有限沖激響應(yīng)濾波器，利用該濾波器對接收機數(shù)據(jù)X進(jìn)行濾波，得到不含雜波及干擾的目標(biāo)信號數(shù)據(jù)矩陣Xs，該矩陣維數(shù)MXN，其中M、N分別為濾波后周期數(shù)和每周期采樣點數(shù)；(3)估計距離維相關(guān)矩陣
權(quán)利要求
1.天波超視距雷達(dá)頻域超分辨微多徑測高方法，包括如下技術(shù)步驟 (1)將波束形成后的某通道原始接收數(shù)據(jù)X分成兩路，一路送常規(guī)處理，經(jīng)脈沖壓縮和相干積累后進(jìn)行目標(biāo)檢測，得到感興趣目標(biāo)距離A和多普勒頻率fD(l，另一路送往步驟(2)，數(shù)據(jù)矩陣X維數(shù)為MtlXNtl，其中M0、N0分別為相干周期數(shù)和每周期采樣點數(shù)，其相干周期長度為T，周期內(nèi)采樣間隔為t; (2)根據(jù)脈沖壓縮原理，將步驟(I)得到的目標(biāo)距離A換算成信號瞬時頻率&，結(jié)合多普勒頻率fD(l，設(shè)計相應(yīng)的帶通有限沖激響應(yīng)濾波器，利用該濾波器對接收機數(shù)據(jù)X進(jìn)行濾波，得到不含雜波及干擾的目標(biāo)信號數(shù)據(jù)矩陣Xs，該矩陣維數(shù)為MXN，其中M、N分別為濾波后周期數(shù)和每周期采樣點數(shù)； (3)估計距離相關(guān)矩陣
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的天波超視距雷達(dá)頻域超分辨微多徑測高方法，其特征在于，步驟(5)中進(jìn)行多普勒頻率校正的方法是，利用加權(quán)子空間擬合法對步驟(4)中Rf進(jìn)行頻率參數(shù)估計，求出P個多普勒頻率，得到其均值fDM，利用fDM對其進(jìn)行校正
全文摘要
本發(fā)明公開了一種天波超視距雷達(dá)頻域超分辨微多徑測高方法，適用于天波超視距雷達(dá)的信號處理系統(tǒng)。具體步驟為通過帶通FIR濾波將感興趣目標(biāo)及其多徑信號濾出；利用超分辨方法估計其距離均值，設(shè)計距離正交投影矩陣濾除部分冗余微多徑信號；形成多普勒域加權(quán)信號子空間，估計其多普勒均值；由微多徑模型計算多普勒參數(shù)，利用多普勒均值進(jìn)行校正，形成多普勒投影矩陣，將加權(quán)信號子空間與多普勒投影矩陣進(jìn)行匹配，搜索得出待求目標(biāo)高度估計值，具體步驟見
圖1。該方法降低了噪聲和電離層參數(shù)誤差引起匹配失敗的幾率。技術(shù)并不局限于天波超視距雷達(dá)系統(tǒng)，可廣泛應(yīng)用于存在地面多徑效應(yīng)的目標(biāo)測高場合，具有推廣應(yīng)用價值。
文檔編號G01S13/08GK103048655SQ201210538559
公開日2013年4月17日 申請日期2013年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月11日
發(fā)明者陳建文, 鮑拯, 江鵬飛 申請人:中國人民解放軍空軍預(yù)警學(xué)院