频率分集MIMO雷达波形分离方法和装置

本技术涉及雷达，具体而言，涉及一种频率分集mimo雷达波形分离方法和装置。

背景技术：

1、频率分集多输入多输出(mimo)雷达的波形分集优势能够利用少量的收发机形成大的虚拟孔径来提高空间采样率，近年来受到了广泛的关注。

2、传统的mimo雷达系统通过匹配滤波实现波形分离，但匹配滤波产生的耦合噪声和能量泄漏会引起雷达图像的高旁瓣；散射中心的散射强度较弱时可能会湮没在高旁瓣中，最终使成像质量下降，甚至可能导致成像失败，尤其是高旁瓣现象会随着发射阵元数目的增多愈加严重，因此，传统通过匹配滤波实现波形分离的方式分离性能较差。

技术实现思路

1、本技术实施例的目的在于提供一种频率分集mimo雷达波形分离方法和装置，用以解决传统通过匹配滤波实现波形分离的方式分离性能较差的问题。

2、第一方面，本发明提供一种频率分集mimo雷达波形分离方法，该方法包括：对雷达当前的所有发射波形进行脉间相位调制，获得调制完成的发射波形；其中，调制完成的发射波形中所有波形的相位一致；对回波信号进行混频处理，获得混频处理完成的回波信号；其中，回波信号为调制完成的发射波形在经过目标返回后被接收器接收的信号，混频处理完成的回波信号的多普勒频带范围在预设多普勒频带范围内；对混频处理完成的回波信号进行多普勒滤波处理，获得当前的每一发射波形对应的回波信号。

3、上述设计的频率分集mimo雷达波形分离方法，本方案同时考虑mimo雷达发射信号的正交性和接收端的滤波器设计，根据发射阵元和所在子脉冲的不同采用不同的脉间相位进行调制，使得其相位保持一致。经过脉间相位调制后接收到的回波会占据不同的多普勒区域，本方案通过混频将回波的多普勒谱压缩至一个可控的多普勒频带范围中，最后，采用多普勒滤波器组在多普勒域从回波中分离出对应不同发射通道的信号，从而提高雷达波形分离性能。

4、在第一方面的可选实施方式中，对雷达当前的所有发射波形进行脉间相位调制，获得调制完成的发射波形，包括：根据雷达当前产生发射波形的发射阵元以及每个发射波形对应的子脉冲，确定脉间调制相位参数；根据脉间调制相位参数对雷达当前的所有发射波形进行脉间相位调制，获得调制完成的发射波形。

5、在第一方面的可选实施方式中，根据脉间调制相位参数对雷达当前的所有发射波形进行脉间相位调制，获得调制完成的发射波形，包括：利用公式sti(l，t)对雷达当前的所有发射波形进行脉间相位调制，获得调制完成的发射波形；其中，所述公式sti(l,t)为：

6、

7、其中，是脉间调制相位参数，γ是调节参数；sfscs(l，t)为雷达当前的所有发射波形。

8、在第一方面的可选实施方式中，对回波信号进行混频处理，获得混频处理完成的回波信号，包括：获取步进频参考信号和预设多普勒频带范围；其中，步进频参考信号包括每一发射阵元发射，经目标反射后，由对应接收阵元接收的参考信号；对回波信号进行采样获得采样回波信号；根据步进频参考信号和预设多普勒频带范围，对采样回波信号进行混频处理，获得混频处理完成的回波信号。

9、在第一方面的可选实施方式中，根据步进频参考信号和预设多普勒频带范围，对采样回波信号进行混频处理，获得混频处理完成的回波信号，包括：通过公式sn对采样回波信号进行混频处理，获得混频处理完成的回波信号；其中，公式sn为：

10、sn＝srn⊙conj(srre(1,n))；

11、

12、

13、[fsτp,1，n]≤mk≤[fs(tr+τp,1，n)]；

14、ml＝tr，2tr，3tr…ltr…ltr；

15、其中，⊙表示矩阵内积，conj(·)表示共轭运算；srre(1,n)表示步进频参考信号，下标(1，n)表示该参考信号是通过第一个发射阵元发射，经过目标反射回来后，由第n个接收阵元接收的参考信号；srn为采样回波信号；mk表示快时间采样信号(一个子脉冲内的采样)，ml表示慢时间采样信号(即第l个子脉冲)；[fsτp，1，n]、[fs(tr+τp，1，n)]以及ml＝tr，2tr，3tr…ltr…ltr为预设多普勒频带范围；fs是采样频率。

16、在第一方面的可选实施方式中，对混频处理完成的回波信号进行多普勒滤波处理，获得当前的每一所述发射波形对应的回波信号，包括：通过多普勒滤波器组对混频处理完成的回波信号进行多普勒滤波处理，获得当前的每一发射波形对应的回波信号。

17、在第一方面的可选实施方式中，通过多普勒滤波器组对混频处理完成的回波信号进行多普勒滤波处理，获得当前的每一所述发射波形对应的回波信号，包括：根据公式sf(i，n)对混频处理完成的回波信号进行多普勒滤波处理，获得当前的每一发射波形对应的回波信号；其中，sf(i，n)公式为：

18、

19、其中，sn是混频处理完成的回波信号矩阵，sf(i，n)是回波分离成功后对应于第i个发射阵元和第n个接收阵元之间通道的回波信号矩阵，表示信号矩阵中第行的数据向量；idft和dft分别表示离散傅里叶变换和离散逆傅里叶变换；hi是多普勒滤波器组的传输函数。

20、第二方面，本发明提供一种频率分集mimo雷达波形分离装置，所述装置包括：脉间相位调制模块、混频处理模块以及多普勒滤波模块；脉间相位调制模块，用于对雷达当前的所有发射波形进行脉间相位调制，获得调制完成的发射波形；其中，调制完成的发射波形中所有波形的相位一致；混频处理模块，用于对回波信号进行混频处理，获得混频处理完成的回波信号；其中，回波信号为所述调制完成的发射波形在经过目标返回后被接收器接收的信号，混频处理完成的回波信号的多普勒频带范围在预设多普勒频带范围内；多普勒滤波模块，用于对混频处理完成的回波信号进行多普勒滤波处理，获得当前的每一发射波形对应的回波信号。

21、上述设计的频率分集mimo雷达波形分离装置，本方案同时考虑mimo雷达发射信号的正交性和接收端的滤波器设计，根据发射阵元和所在子脉冲的不同采用不同的脉间相位进行调制，使得其相位保持一致。经过脉间相位调制后接收到的回波会占据不同的多普勒区域，本方案通过混频将回波的多普勒谱压缩至一个可控的多普勒频带范围中，最后，采用多普勒滤波器组在多普勒域从回波中分离出对应不同发射通道的信号，从而提高雷达波形分离性能。

22、在第二方面的可选实施方式中，脉间相位调制模块，具体用于根据雷达当前产生发射波形的发射阵元以及每个发射波形对应的子脉冲，确定脉间调制相位参数；根据脉间调制相位参数对雷达当前的所有发射波形进行脉间相位调制，获得调制完成的发射波形。

23、在第二方面的可选实施方式中，脉间相位调制模块，还具体用于利用公式sti(l，t)对雷达当前的所有发射波形进行脉间相位调制，获得调制完成的发射波形；其中，所述公式sti(l，t)为：

24、

25、其中，是脉间调制相位参数，γ是调节参数；sfscs(l，t)为雷达当前的所有发射波形。

26、在第二方面的可选实施方式中，混频处理模块，具体用于获取步进频参考信号和预设多普勒频带范围；其中，步进频参考信号包括每一发射阵元发射，经目标反射后，由对应接收阵元接收的参考信号；对回波信号进行采样获得采样回波信号；根据步进频参考信号和预设多普勒频带范围，对采样回波信号进行混频处理，获得混频处理完成的回波信号。

27、在第二方面的可选实施方式中，混频处理模块，还具体用于通过公式sn对采样回波信号进行混频处理，获得混频处理完成的回波信号；其中，公式sn为：

28、sn＝srn⊙conj(srre(1，n))；

29、

30、

31、[fsτp，1，n]≤mk≤[fs(tr+τp，1，n)]；

32、ml＝tr，2tr，3tr…ltr…ltr；

33、其中，⊙表示矩阵内积，conj(·)表示共轭运算；srre(1，n)表示步进频参考信号，下标(1，n)表示该参考信号是通过第一个发射阵元发射，经过目标反射回来后，由第n个接收阵元接收的参考信号；srn为采样回波信号；mk表示快时间采样信号(一个子脉冲内的采样)，ml表示慢时间采样信号(即第l个子脉冲)；[fsτp，1，n]、[fs(tr+τp，1，n)]以及ml＝tr，2tr，3tr…ltr…ltr为预设多普勒频带范围；fs是采样频率。

34、在第二方面的可选实施方式中，多普勒滤波模块，具体用于通过多普勒滤波器组对混频处理完成的回波信号进行多普勒滤波处理，获得当前的每一发射波形对应的回波信号。

35、在第二方面的可选实施方式中，多普勒滤波模块，还具体用于根据公式sf(i，n)对混频处理完成的回波信号进行多普勒滤波处理，获得当前的每一发射波形对应的回波信号；其中，sf(i，n)公式为：

36、

37、其中，sn是混频处理完成的回波信号矩阵，sf(i,n)是回波分离成功后对应于第i个发射阵元和第n个接收阵元之间通道的回波信号矩阵，表示信号矩阵中第行的数据向量；idft和dft分别表示离散傅里叶变换和离散逆傅里叶变换；hi是多普勒滤波器组的传输函数。

38、第三方面，本技术提供一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时执行第一方面、第一方面中任一可选的实现方式中的所述方法。

39、第四方面，本技术提供一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时执行第一方面、第一方面中任一可选的实现方式中的所述方法。

40、第五方面，本技术提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品在计算机上运行时，使得计算机执行第一方面、第一方面中任一可选的实现方式中的所述方法。

41、上述说明仅是本技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本技术的具体实施方式。