[发明专利]一种空间频率色散的微波雷达超分辨方法

说明书

本发明公开了一种空间频率色散的微波雷达超分辨方法，包括：设计口径面幅度相位分布可调的相位空变色散天线作为发射天线；优化天线口径面上的幅度相位分布；选取偏离天线各个可变相位中心的一点作为天线旋转中心，探测时色散天线绕旋转中心旋转扫描，以脉冲形式的信号作为发射信号，等效形成一个以旋转中心与各个可变相位中心间距为半径的可变相位中心多段弧形虚拟天线阵；以旋转中心作为参考点对应的相位空变信号作为参考信号，使用空间匹配滤波实现多段弧形虚拟天线阵的聚焦，当多段弧形虚拟天线阵的有效口径大于实际色散天线口径时，即可实现微波雷达角度超分辨。

技术领域

本发明涉及微波雷达系统设计与信号处理领域，具体涉及一种空间频率色散的微波雷达超分辨方法。

背景技术

微波雷达具有全天时、全天候的工作特点，是军用、民用领域目标探测的重要手段。微波雷达探测中，为了保证探测精度，要求雷达系统具备一定的分辨能力。对于天线孔径受限的应用场景，当雷达系统分辨能力受天线物理孔径限制无法满足探测精度要求时，需要采用超分辨方法来提高雷达分辨能力。

目前微波雷达超分辨方法主要包括：去卷积、统计计算、计算反演、扫描时间角度相关等技术，其中去卷积技术对信噪比敏感，统计计算和计算反演需要目标稀疏，扫描时间角度相关技术能够克服上述各类技术的缺点，是一种极具潜力的微波雷达超分辨技术，但是受探测机理限制，扫描时间角度相关技术要求发射信号具有空变特性，这使得其发展和应用受到限制。

在名称为“雷达前视超分辨方法”申请号CN102967858A的发明中，主要针对雷达前视成像问题，提出了一种基于方位向反解卷积的方位超分辨方法，在名称为“基于反卷积的雷达角超分辨成像方法”申请号CN104122549A的发明中，主要针对雷达角度超分辨成像问题，提出了一种复数域反解卷积的角度超分辨方法，这些反解卷积方法都能够有效实现雷达超分辨，虽然这类技术使用了幅度空变特性，但是依然无法摆脱去卷积超分辨技术对信噪比敏感的固有缺点。

在名称为“一种基于发射波形方位向调制的机载雷达前视成像方法”申请号为CN105717508A的发明中，主要针对机载雷达前视成像问题，提出了一种利用方位向调制波形来获得前视成像的方法，将距离向发射的线性调频信号在方位向缓慢调制，最终达到提高方位向分辨率的目的，该方法实际上只是时间角度相关超分辨技术在机载前视成像中的简单应用，并没有解决如何实现发射信号空变的问题。

发明内容

基于扫描时间角度相关技术，针对现有超分辨方法难以产生发射空变信号的问题，本发明提出了一种空间频率色散的微波雷达超分辨方法，利用天线口径面上幅度相位分布优化调控天线远场幅度方向图和相位方向图，使得各个可变相位中心偏离旋转中心，获得相位空变信号，利用相位空变信号的空域匹配滤波实现超分辨。该方法能够解决现有超分辨技术的各种问题，有效实现微波雷达角度超分辨。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：提供一种空间频率色散的微波雷达超分辨方法，包括以下步骤：

S1，设计口径面幅度相位分布可调的相位空变色散天线作为发射天线；

S2.优化天线口径面上的幅度相位分布，实现天线远场幅度方向图和相位方向图的调控，使得天线各个可变相位中心偏离天线口径面，在幅度方向图主瓣对应的角度范围内形成特定的相位空变信号；

S3.选取偏离天线各个可变相位中心的一点作为天线旋转中心，探测时色散天线绕旋转中心旋转扫描，以脉冲形式的信号作为发射信号，同时采集空间频率色散信号，实现特定位置目标相位空变信号的分时照射，等效形成一个以旋转中心与各个可变相位中心间距为半径的可变相位中心多段弧形虚拟天线阵；

S4.以旋转中心作为参考点对应的相位空变信号作为参考信号，使用空间匹配滤波实现多段弧形虚拟天线阵的聚焦，当多段弧形虚拟天线阵的有效口径大于实际色散天线口径时，即可实现微波雷达角度超分辨。