专利名称：天波超视距雷达频域超分辨微多径测高方法
技术领域：
本发明涉及雷达信号处理领域中的一种雷达测高方法，适用于天波超视距雷达的信号处理系统，可以用于存在多径条件下目标高度测量。同时，核心理论和方法还可应用于其他目标高度估计需求的信号处理系统中。
背景技术：
天波超视距雷达利用电离层对电磁波的折射实现对视距外目标的检测，工作距离远、覆盖范围大，能够提供战略预警情报信息。但由于其自上而下的探测方式，常规方法只能提供目标距离、目标方位和多普勒频率，不能提供目标高度信息，给提高目标定位精度、实现目标粗分类与检测识别带来了困难，限制了其效能的进一步发挥。为了解决这一问题，文献[l]AndersonC. ff. , Green S. D. , Kingsley S. P. “HFskywave radar estimating aircraft heights using super-resolution in range，，IEEProceedings-Radar, SonarNavigation, August 1996,143 (4), 281-285 利用海面对信号的多径效应，提出了目标的微多径信号模型。该模型中，发射信号st (t)与目标散射信号\(t)在目标附近的海面上反射，从而形成多径信号，而此多径信号的入射角度和相对于直接传播信号的时延与高度相关，因此可通过测量多径信号多普勒频率与距离之间的差异来实现对目标高度的估计。由于多径信号距离、多普勒频率差分别远远小于天波雷达的距离、多普勒分辨单元，如何实现极细微信号参数分辨成为利用这一模型估计目标高度的关键。针对这一关键难点，文献[2]ANDERSONR. H.，KRAUT S.，KROLIK J. L. “Robustaltitudeestimation for over-the-horizon radar using a state—space multipathfading model，，IEEETransactions on Aerospace and Electronic Systems, January2003,39(1)，192-201提出利用水声信号处理中的匹配滤波法，考察信号距离-多普勒频谱谱峰形状在多次驻留时间上的变化，将之与微多径模型进行匹配，以匹配程度最高的高度参量作为对待求目标高度的估计。不过，由于高频电磁波在电离层中的传播路径与电离层状态息息相关，这一方法的顺利实施，离不开对电离层参数的精确掌握。而电离层参数不仅具有一定的随机性，且处于不断的变化之中，当前技术水平并不足以支持前述方法对电离层参数的高精度需求，目前尚未见到国内外天波超视距雷达目标高度估计进入实际应用的报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种天波超视距雷达频域超分辨微多径测高方法，解决天波超视距雷达系统进行目标高度测量所面临的困难和问题，克服已有技术的缺点和不足。在不改变系统硬件结构的前提下，有效实现对目标微多径信号参数的分辨，并提高对电离层参数估计误差的稳健性。为了实现上述发明目的，本发明提供了一种天波超视距雷达频域超分辨微多径测高方法，包括如下步骤
(I)将波束形成后的某通道原始接收数据X分成两路，一路送常规处理，经脉冲压缩和相干积累后进行目标检测，得到感兴趣目标距离A和多普勒频率fM，另一路送往步骤
(2)，数据矩阵X维数为MtlXNtl，其中M0、N0分别为相干周期数和每周期采样点数，其相干周期长度为T，周期内采样间隔为t ；(2)根据脉冲压缩原理，将步骤(I)得到的目标距离A换算成信号瞬时频率&，结合多普勒频率fD(l，设计相应的带通有限冲激响应滤波器，利用该滤波器对接收机数据X进行滤波，得到不含杂波及干扰的目标信号数据矩阵Xs，该矩阵维数MXN，其中M、N分别为滤波后周期数和每周期采样点数；(3)估计距离维相关矩阵
权利要求
1.天波超视距雷达频域超分辨微多径测高方法，包括如下技术步骤 (1)将波束形成后的某通道原始接收数据X分成两路，一路送常规处理，经脉冲压缩和相干积累后进行目标检测，得到感兴趣目标距离A和多普勒频率fD(l，另一路送往步骤(2)，数据矩阵X维数为MtlXNtl，其中M0、N0分别为相干周期数和每周期采样点数，其相干周期长度为T，周期内采样间隔为t; (2)根据脉冲压缩原理，将步骤(I)得到的目标距离A换算成信号瞬时频率&，结合多普勒频率fD(l，设计相应的带通有限冲激响应滤波器，利用该滤波器对接收机数据X进行滤波，得到不含杂波及干扰的目标信号数据矩阵Xs，该矩阵维数为MXN，其中M、N分别为滤波后周期数和每周期采样点数； (3)估计距离相关矩阵
2.根据权利要求1所述的天波超视距雷达频域超分辨微多径测高方法，其特征在于，步骤(5)中进行多普勒频率校正的方法是，利用加权子空间拟合法对步骤(4)中Rf进行频率参数估计，求出P个多普勒频率，得到其均值fDM，利用fDM对其进行校正
全文摘要
本发明公开了一种天波超视距雷达频域超分辨微多径测高方法，适用于天波超视距雷达的信号处理系统。具体步骤为通过带通FIR滤波将感兴趣目标及其多径信号滤出；利用超分辨方法估计其距离均值，设计距离正交投影矩阵滤除部分冗余微多径信号；形成多普勒域加权信号子空间，估计其多普勒均值；由微多径模型计算多普勒参数，利用多普勒均值进行校正，形成多普勒投影矩阵，将加权信号子空间与多普勒投影矩阵进行匹配，搜索得出待求目标高度估计值，具体步骤见
图1。该方法降低了噪声和电离层参数误差引起匹配失败的几率。技术并不局限于天波超视距雷达系统，可广泛应用于存在地面多径效应的目标测高场合，具有推广应用价值。
文档编号G01S13/08GK103048655SQ201210538559
公开日2013年4月17日 申请日期2013年1月11日 优先权日2013年1月11日
发明者陈建文, 鲍拯, 江鹏飞 申请人:中国人民解放军空军预警学院