[发明专利]一种弹道目标回波信号时频特性估计方法

说明书

本发明属于雷达技术领域，公开了一种弹道目标回波信号时频特性估计方法，可用于弹道回波信号时频特性分析；包括：接收多波段回波信号，对各波段回波信号依次进行统一的分段；在所述的分段信号各子块内，利用修正离散线性调频傅里叶变换进行调频傅里叶基编码；在所述的同一时间段的多波段子块内，对估计结果进行联合稀疏化估计，得到各通道子块输入信号的主线性调频分量；在所述的各波段分段子块内，使用子块输入信号减去估计的主线性调频分量得到残差信号；将残差信号作为下一步的子块输入信号，重复上述步骤直到分离出预设的线性调频信号数量；拼接主通道子块估计结果得到主通道回波的时频曲线。

技术领域

本发明涉及雷达技术领域，尤其涉及一种弹道目标回波信号时频特性估计方法，可用于弹道回波信号时频特性分析。

背景技术

弹道目标在不受外力影响情况下，在绕自身对称轴自旋的同时绕某一定轴作锥旋运动，这种弹道目标独特的运动方式被定义为进动。对于雷达观测系统而言，进动将引起目标回波的多普勒变化，这一效应被称为微多普勒效应。针对目标微多普勒特性的研究为弹道真假目标的识别提供一条有效途径，而弹道目标雷达回波信号这一非平稳信号的时频分析又是其中关键内容。

传统的傅里叶变换对于非平稳信号分析已失效，但其关于信号匹配基函数的思想仍具有指导意义。目前，短时傅里叶变换(STFT)一定程度上解决了非平稳信号的时频分析问题，但其分辨率单一。此外，小波变换、S变换等方法也被广泛应用于非平稳信号的时频分析中但对于线性调频信号分析仍存在局限性，对噪声也存在敏感性。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明的目的在于提出一种弹道目标回波信号时频特性估计方法，可有效分析弹道目标回波的时频特性。

本发明的技术思路为：首先，对多波段观测数据进行统一的合理分段，使划分后的分段信号近似于线性调频信号；然后，对各分段信号利用改进离散线性调频傅里叶变换(MDCFT)进行调频傅里叶(CF)基编码；而后，结合加权最小二乘估计(WLSE)原理、多通道信号的结构稀疏性进行主线性调频信号分量估计；在分段信号中减去估计的主线性调频分量得到残差信号，重复上述步骤直到分离出预设的线性调频信号数量；最后，拼接主通道各段估计结果得到回波的时频曲线。需要说明的是本发明中的多通道数据特指多波段数据。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一种弹道目标回波信号时频特性估计方法，所述方法包括如下步骤：

步骤1，获取雷达在同一时间段接收到的多个波段回波信号，对所述多个波段回波信号依次进行平动补偿，得到补偿后的多个波段回波信号；对所述补偿后的多个波段回波信号中的每个波段回波信号采用相同的信号长度进行分段，从而得到每个波段回波信号的N个分段信号；N为大于零的正整数；

步骤2，选取所述多个波段回波信号中的任意一个波段回波信号作为主波段回波信号；获取多个波段回波信号中每个波段回波信号的第p个分段信号，p的初值为1，p＝1，...，N；

步骤3，对每个波段回波信号的第p个分段信号进行调频傅里叶基编码，得到每个波段回波信号的第p个分段信号的编码结果；

步骤4，根据所述每个波段回波信号的第p个分段信号的编码结果对主波段回波信号中第p个分段信号的编码结果进行联合稀疏化估计，从而得到主波段回波信号中第p个分段信号对应的主线性调频分量信号；

步骤5，将所述多个波段回波信号中每个波段回波信号的第p个分段信号分别减去所述主波段回波信号中第p个分段信号对应的主线性调频分量信号，得到多个波段回波信号中每个波段回波信号对应的残差信号；

步骤6，将所述每个波段回波信号对应的残差信号作为该波段回波信号最新对应的第p个分段信号，并依次重复执行步骤3-5，直到在所述主波段回波信号的第p个分段信号中分离出预设数量的主线性调频分量信号；