[发明专利]基于TLS-CS的外辐射源雷达超分辨DOA估计方法

说明书

本发明公开了一种基于TLS‑CS的外辐射源雷达超分辨DOA估计方法。主要解决现有技术未考虑由阵列幅相误差引起压缩感知超分辨DOA估计测角精度和目标分辨率降低的问题。其包括：获取阵列天线接收的回波和参考天线接收的直达波；利用直达波及其时延抑制回波中的直达波和多路径干扰信号，对杂波抑制后的回波信号作距离‑多普勒二维相关处理，得到复矢量信号S；再对S加入幅相扰动得到存在幅相误差的复矢量信号构建整个观测空间的导向矢量D，并对其求解得到修正幅相误差后的导向矢量利用和对多个目标的方位信息进行稀疏重构，得到目标的方位。本发明减小了阵列幅相误差对导向矢量的影响，提高了目标的测角精度和分辨性能，可用于目标定位。

技术领域

本发明属于雷达信号处理技术领域，尤其涉及外辐射源雷达超分辨DOA估计方法，可用于目标定位。

背景技术

外辐射源雷达，指不主动发射电磁波，依靠目标反射环境中已有的第三方非合作照射源信号实施，如调频广播FM、电视信号、手机信号对目标进行探测、定位及跟踪的雷达系统。该体制雷达利用的辐射源信号频段低、面向地面照射，具有隐身和探测低空目标的能力，因此受到了广泛的关注。

在外辐射源雷达系统中，阵列信号的波达方向DOA估计是目标定位过程中一个非常重要的环节。通常，阵列天线接收到来自目标反射的回波信号能量远低于来自辐射源的强直达波和经地面及建筑反射的多路径杂波以及噪声信号，很难实现对目标的直接测向。为了在外辐射源雷达中对目标的DOA进行估计，首先利用杂波相消算法抑制阵列天线接收的回波信号中的强直达波和多径杂波信号；然后利用距离-多普勒二维相关处理提高接收目标回波信号的信噪比；最后在目标所处的距离-多普勒单元上对多个目标的方位信息进行压缩感知稀疏重构，实现超分辨DOA估计。然而，利用压缩感知只有在阵列不存在误差条件下才能取得良好的性能。在实际外辐射源雷达系统中，阵列各通道间的幅度和相位增益通常不一致，即阵列存在幅相误差，会引起导向矢量失配，而基于压缩感知的超分辨DOA估计方法中，感知矩阵由导向矢量构成，导向矢量的失配会导致超分辨性能迅速下降。

综上所述，当阵列中存在幅相误差时，上述现有方法的测角精度和目标分辨性能急剧下降，不能有效实现目标的超分辨DOA估计。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提出一种提出了一种基于总体最小二乘-压缩感知TLS-CS的外辐射源雷达超分辨DOA估计方法，以提高目标超分辨DOA估计的测角精度和目标分辨性能，有效实现目标的超分辨DOA估计。

实现本发明目的的思路是，通过奇异值分解方法求解存在幅相误差的总体最小二乘TLS信号模型，得到修正幅相误差后的导向矢量，将修正后的导向矢量作为感知矩阵，利用贪恋迭代追踪匹配算法对目标的方位信息进行压缩感知稀疏重构，实现超分辨DOA估计。

根据上述思路，本发明的实现方案包括如下：

(1)分别获取阵列天线接收的回波信号S_ech和参考天线接收辐射源方向的直达波信号S_ref；

(2)利用参考天线接收辐射源方向的直达波信号，采用扩展相消算法对回波信号中的直达波和多路径干扰进行抑制，得到杂波抑制后的回波信号S_sur；

(3)对杂波抑制后的回波信号S_sur进行距离-多普勒二维相关处理，得到复矢量信号S；

S＝A*S_tar+Z 1

S_tar表示目标回波信号，A表示目标对应的导向矢量，Z表示噪声信号；

(4)对复矢量信号S加入幅相扰动参数ΔA，得到存在幅相误差的TLS信号模型，为存在幅相误差的复矢量信号：