[发明专利]一种基于雷达缺失采样的微动信号分离方法

说明书

本发明涉及一种基于雷达缺失采样的微动信号分离方法，本发明首先建立缺损采样的窄带雷达微动信号回波模型，其次将信号模型转换成稀疏正则化模型并通过软阈值迭代算法(ISTA)求解得到重构的时频分布，然后提取重构时频谱的极大值点，并将极大值点关联问题定义为指派问题，通过卡尔曼滤波和匈牙利算法求解该问题得到瞬时频率轨迹，最后，采用本征线性调频分量分解(ICCD)算法分离弹道目标上每个散射点的微动回波信号。相对于传统的时频滤波组分解方法，能够较好地分解在时频域交叉重叠的信号分量，且更适用于雷达采样缺损条件下的微动信号分解。

技术领域

本发明属于雷达信号处理领域，具体涉及一种基于雷达缺失采样的微动信号分离方法，用于窄带雷达复杂电磁环境下的弹道目标微动特征提取。

背景技术

在雷达探测弹道目标场景下，弹道导弹在飞行过程中除了平动飞行以外，同时会绕自身对称轴做自旋运动并有可能绕某一定向轴作锥旋运动，这些精细的运动会对雷达回波产生除平动多普勒以外的附加频率调制，这一现象被称作微多普勒效应，为目标识别和雷达成像的研究提供了有效信息。在过去的十年中，窄带雷达弹道目标微动特征提取已得到了深入的研究。

在实际应用中，雷达回波采样的缺损和微动信号在时频域交叠已经成为阻碍微动特征有效提取的两个突出问题。在回波受到强干扰期间，采样的数据不得不被丢弃以免影响后续的数据处理，当雷达出现故障和异常值时也会影响回波信号的有效采集。文献1(X.Bai,F.Zhou,and Y.Hui,Obtaining JTF-signature of space-debris fromincomplete and phase-corrupted Data[J].IEEE Trans.Aerosp.Electron.Syst.2017,53(3):1169-1180,June 2017.doi:10.1109/TAES.2017.2667899.)利用一种非参数联合时频字典从损坏的微动信号中重构出聚焦良好的时频分布，但是没有提供针对具有多散射点微动目标信号的提取方法。多散射点微动目标的信号提取实质上可以当作多分量微动信号分解问题处理，一般情况下，基于多分量微动信号分解的参数化方法都会提前设定微动的瞬时多普勒频率多项式曲线或者正弦曲线模型，但是弹道目标微动信号有可能呈现出更为复杂的调制特性(例如滑动散射点的回波信号)，需要设置多个参数来拟合调制特性，从而增加了算法的复杂度。而大多数非参数化的方法，例如变分模态分解、结合短时傅里叶变换的同步挤压变换、稀疏短时傅里叶变换，都无法处理微动信号在时频域出现交叠的情况，然而弹道目标的多分量微动信号在时频域常常出现交叠的情况。文献2(Y.Wang,X.Huang andR.Cao,Novel Approach for ISAR Cross-Range Scaling Based on the MultidelayDiscrete Polynomial-Phase Transform Combined With Keystone Transform[J].IEEETrans.Geosci.Remote Sens.,2020,58(2):1221-1231.doi:10.1109/TGRS.2019.2944674.)提出一种岭迹重排的方法提取时频域的瞬时频率曲线，并结合本征线性调频分量分解(ICCD)算法有效分解了在时频域分解重叠的微动信号，但是在时频分布因采样缺损出现散焦和缺损的情况下，岭迹重排算法无法有效运行；短时变分模态分解(STVMD)算法可以在瞬时频率不规则调制和低信噪比情况下正确分解具有交叠状态的微动信号，但是当微动信号在时频域完全重叠时，分解效果不佳。

发明内容

要解决的技术问题

针对上述现有技术在雷达采样缺失场景下无法有效的实现微动信号分解的问题，本发明提出了一种基于雷达缺失采样的微动信号分离方法。

技术方案

一种基于雷达缺失采样的微动信号分离方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：建立缺损采样的窄带雷达微动信号回波模型：

s＝BGf+n