[发明专利]一种距离-速度联合估计方法

说明书

本发明公开了一种距离‑速度联合估计方法，包括接收回波信号并进行下变频和模数转换处理；进行解相干处理，求得前向空间平滑之后的互相关矩阵；利用ESPRIT算法进行第一次粗估计，求得信号距离协方差矩阵和速度协方差矩阵并进行特征值分解并求出逆矩阵；对逆矩阵进行乘法变换得到辅助矩阵组，提取出速度矩阵组和距离矩阵组，得到估算速度‑距离范围空间；根据MUSIC算法进行精测快速估计，构造协方差矩阵；特征值分解，根据协方差矩阵计算出特征值和特征向量；进行谱峰搜索，构造速度和距离矩阵，得到MUSIC伪谱函数最小值，即速度、距离估计值，本发明保证估计精度的同时，拥有更好距离模糊性，降低运算复杂度，节省计算时间。

技术领域

本发明属于信号处理技术、雷达接收机以及嵌入式领域，涉及一种距离-速度联合估计方法，特别是一种基于最小频移键控-线性调频(Minimum Shift Keying-LinearFrequency Modulation，MSK-LFM)的雷达通信共享信号的距离-速度联合快速估计方法在FPGA上相关模块的实现。

背景技术

雷达通信共享信号是采用统一的波形同时实现雷达和通信功能，能够有效的减少设备上搭载设备的数量，是当前研究的热门方向。MSK-LFM雷达通信共享信号不光保留了MSK调制信号的优点，还有工程简单，系统复杂度低，距离分表率强等优点，是雷达通信共享信号中的研究热点。目前在MSK-LFM信号参数估计处理的过程中，目前的处理方法存在实时性较差的问题，因此提出一种新的快速处理方法。该方法首先对回波信号进行前向空间平滑解相干运算，然后采用旋转不变信号参数估计技术-多信号分类联合(Estimating theSignal Parameters via Rotational Invariance Technique-Multiple SignalClassification Algorithm，ESPRIT-MUSIC)快速估计算法，先利用ESPRIT算法进行粗估计，再利用MUSIC算法进行精估计，既保证了估计精度，又满足实时性的需求。ESPRIT算法的运算速度更快，但是存在估计性能较差的问题，MUSIC算法的估计性能更好，但是存在运算时间较长的问题，将二者进行结合，能够满足估计精度以及运算时间的两方面需求。

专利《基于四维天线阵的射频隐身雷达通信一体化系统及方法》(申请号：CN202011500317.3)主要针对于雷达通信共享信号的隐身性能，没有提及到快速估计的方向；专利《基于FRFT的低信噪比LFM信号参数快速估计方法》(申请号：CN 202110388875.3)主要对LFM信号在低信噪比下进行参数快速估计，但是没有涉及到雷达通信共享信号；专利《一种雷达通信一体化系统中降低峰均功率比的方法》(申请号：CN202110792825.1)主要对于雷达通信一体化信号在发射端对于峰均比过高问题的优化；专利《基于FPGA的LFM脉冲雷达频域脉冲压缩处理方法》(申请号：CN201910581761.3)主要是在FPGA的系统中对于单载波LFM雷达信号的处理进行研究，没有涉及到通信雷达一体化系统。

发明内容

针对上述现有技术，本发明要解决的技术问题是提供一种基于MSK-LFM雷达通信共享信号的距离-速度联合快速方法，解决雷达通信共享信号在雷达接收端进行距离速度估计时产生的时间慢等问题。

为解决上述技术问题，本发明的一种距离-速度联合估计方法，包括以下步骤：

步骤1：接收回波信号；

步骤2：对回波信号进行下变频和模数转换处理，得到信号s_k,i(n)；

步骤3：对s_k,i(n)进行解相干处理，求得前向空间平滑之后的互相关矩阵；

步骤4：利用ESPRIT算法进行第一次粗估计，通过串口将互相关矩阵送入FPGA内部FIFO中，根据FIFO中取出数据分别求得信号距离的协方差矩阵和速度的协方差矩阵；

步骤5：采用基于Cordic的复数Jacobi方法对协方差矩阵进行特征值分解；