一种实波束雷达迭代最小均方误差角超分辨方法

摘要

本发明公开了一种实波束雷达迭代最小均方误差角超分辨方法，克服了传统实波束雷达方位向角分辨率低的问题。通过建立方位回波信号的最小均方误差目标函数并求解，利用方位信号功率和协方差矩阵的计算关系构建迭代表达式，该方法通过迭代计算使对方位目标的估计逐步逼近真实目标位置，实现实波束雷达的方位角超分辨。

主权项

一种实波速雷达迭代最小均方误差角超分辨方法，其特征在于，包括： S1：成像系统二维回波生成，具体包括以下步骤： S11：对回波信号进行相干解调： 其中，S(t,τ)表示回波相干解调信号，rect(·)表示距离时间窗，α(·)表示方位时间窗，t表示距离向时间变量，τ表示方位向时间变量，λ表示发射信号波长，R₀表示运动平台与目标之间的距离，K_a表示发射信号的时间调频斜率，c表示光速；L表示发射信号个数，θ_l表示第l个发射信号时天线的指向位置，σ_l表示幅度参数； S12：扫描雷达成像区域的方位时间向量T_a为： T_a＝[‑PRI·N_a/2,‑PRI·(N_a/2‑1),…,PRI·(N_a/2‑1)]； 其中，PRI表示表示脉冲重复间隔，N_a表示回波信号方位向采样点数； S13：扫描雷达成像区域的距离时间向量T_r为： T_r＝[‑1/f_r·N_r/2,‑1/f_r·(N_r/2‑1),…,1/f_r·(N_r/2‑1)]； 其中，f_r表示距离向采样率，N_r表示回波信号距离向采样点数； S2：回波数据距离向脉冲压缩，具体包括以下分步骤： S21：对回波信号进行距离向脉冲压缩处理，通过距离向FFT得到距离向频域、方位向时域的回波信号S(f_r,τ)： S22：构造距离向匹配滤波函数H(f_r)： S23：将H(f_r)与回波信号相乘得到距离压缩后的距离向频域、方位向时域 的回波信号S₁(f_r,τ)： S24：对S₁(f_r,τ)进行距离向IFFT变换得到二维时域信号S₂(t,τ)： S3：实波束雷达方位向信号建模，得到方位向回波信号向量y为： y＝H(θ)f+n； 其中，H(θ)表示方向矩阵，f表示方位向离散目标的幅度信息，n表示附加噪声向量； 所述方位向回波信号向量y＝[y₁,…,y_K]； 所述方位向离散目标的幅度信息f＝[f₁,…,f_N]； S4：构造最小均方估计，具体包括以下分步骤： S41：针对方位回波信号，构造K×N维的加权矩阵w，求最优加权矩阵： minE{|f‑w^Hy|²}； 其中，E{·}表示均值计算，(·)^H表示矩阵或者向量的共轭转置，|·|²表示向量各元素的平方和； S42：得到目标函数关于加权矩阵的最优解： w＝(H(θ)PH(θ)^H+R_n)^‑1H(θ)P 其中，H(θ)PH(θ)^H表示信号的协方差矩阵，表示信号功率谱矩阵，R_n为噪声协方差矩阵；S42：求解出关于方位目标的估计值S5：迭代最小均方估计，通过构建迭代表达式以实现方位目标的精确估计； f_σ+1＝(H(θ)P_σH(θ)^H+R_n)^‑1H(θ)P_ky； 其中σ表示迭代次数，S6：判断迭代是否收敛； S7：实波束角超分辨成像。