相干频率分集阵雷达分段匹配滤波方法

摘要

本发明提出一种相干频率分集阵雷达分段匹配滤波方法，主要解决现有雷达体制难以实现广域覆盖条件下的距离‑角度二维匹配滤波问题。其实现步骤是：1.获得相干频率分集阵列接收端回波信号，并由此构建对应的发射方向图的表达式；2.根据对应的发射方向图，获得指向空间特定角度时波束主瓣的照射时间段，设计出匹配子脉冲的时间宽度；3.根据匹配函数子脉冲的时间宽度，将发射脉冲时间进行均匀划分，构建每个匹配子脉冲对应的角度‑时间二维分段匹配滤波函数。本发明充分发挥了相干频率分集阵列的全空间覆盖能力，可用于低距离旁瓣和低副瓣发射方向图设计。

主权项

一种相干频率分集阵雷达分段匹配滤波方法，包括：(1)获得相干频率分集阵列接收端回波信号：(1a)获取第n个天线接收由所有阵元发射的回波信号r_n(θ,t‑τ)，其中n＝1,2,…,M，M为阵元个数，θ为天线扫描角度，为回波信号在窄带发射条件下的时延，R为信号传播距离，c为光速，t为信号传播时间；(1b)根据第n个天线接收的回波信号r_n(θ,t‑τ)获得接收端回波信号的矢量形式：其中，符号[·]^T为转置运算，为脉冲函数，T_p为脉冲宽度，为基带波形，j表示虚数，f₀为参考工作频率，g_T(θ,t‑τ)为对应的发射方向图，a(θ)为仅依赖于角度的接收导向矢量；(2)获得接收波束形成后的信号y(θ,R,t)：(2a)构建接收端普通波束权矢量w(θ₀)：$w\left({\theta }_0\right)={[1,\exp \{j2\pi \frac{d}{{\lambda }_0}sin\left({\theta }_0\right)\},...,\exp \{j2\pi \frac{d}{{\lambda }_0}(M-1)sin\left({\theta }_0\right)\left\}\right]}^T$其中，d为各个阵元的间距，θ₀为波束指向，为参考波长；(2b)根据接收端普通波束权矢量w(θ₀)和回波信号x(θ,R,t)，得到接收波束形成后的信号y(θ,R,t)：其中，符号[·]^H为共轭转置运算，g_R(θ)为接收方向图；(3)构建分段匹配滤波函数：(3a)定义波束指向为θ₀时的发射方向图匹配函数${\tilde{g}}_T({\theta }_0,t)=\exp \left\{j(M-1)\pi \Delta ft\right\}\frac{sin\left(M\pi \right(\Delta ft+\frac{d}{{\lambda }_0}sin\left({\theta }_0\right)\left)\right)}{sin\left(\pi \right(\Delta ft+\frac{d}{{\lambda }_0}sin\left({\theta }_0\right)\left)\right)}$其中，Δf为相干频率分集阵列的频率增量；(3b)根据发射方向图匹配函数获得波束主瓣照射时间段：$[-\frac{1}{2M\Delta f}-\frac{1}{\Delta f}\frac{d}{{\lambda }_0}sin\left({\theta }_0\right),\frac{1}{2M\Delta f}-\frac{1}{\Delta f}\frac{d}{{\lambda }_0}sin\left({\theta }_0\right)]$(3c)根据波束主瓣照射时间段，选择匹配子脉冲时间宽度为：$T_s=\frac{1}{M\Delta f},$(3d)根据子脉冲时间宽度T_s，获得第k个匹配子脉冲的时间段t^{k}：$[{\tau }_0^{\left\{k\right\}}-\frac{T_s}{2},{\tau }_0^{\left\{k\right\}}+\frac{T_s}{2}]$其中，k＝1,2,…,M，为第k个子脉冲的中心时刻，且(3e)根据第k个子脉冲的中心时刻获得第k个子脉冲对应的角度‑时间二维匹配滤波函数h^{k}(θ₀,t)：其中，为第k个子脉冲对应的基带波形，为第k个子脉冲对应的脉冲函数，为第k个子脉冲对应的发射方向图匹配函数。