申请/专利权人：中国科学院空天信息创新研究院

申请日：2024-04-11

公开（公告）日：2024-06-11

公开（公告）号：CN118033554B

主分类号：G01S7/292

分类号：G01S7/292;G01S7/41

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.11#授权;2024.05.31#实质审查的生效;2024.05.14#公开

摘要：本发明提供一种大动态范围调频连续波雷达接收装置及微弱目标检测方法，属于雷达领域，大动态范围调频连续波雷达接收装置通过联合控制连续波雷达中频信号的频率与增益实现在不同的脉冲重复周期间接收强弱回波，应对回波功率骤变的情况。本发明通过改变中频信号的频率，分时将不同距离回波信号的频率搬移至雷达接收机带内，同时配合增益调控技术，使得不同距离上功率范围相差很大的回波能够被数模转换器采集。本发明将不同距离的回波进行采集后，建立了微弱目标的线性观测模型，通过压缩感知技术提取回波中的微弱目标。

主权项：1.一种大动态范围调频连续波雷达接收装置的微弱目标检测方法，其特征在于，大动态范围调频连续波雷达接收装置包括低噪声放大器、混频器、中频放大器、中频滤波器、数控衰减器；所述低噪声放大器放大回波信号，将放大后的回波信号送入混频器；所述混频器将放大后的回波信号与混频器的混频参考信号混频；所述混频参考信号为带宽、调频斜率与发射信号相同的线性调频信号，频率、延时可变，用于控制中频信号的频率；所述混频参考信号由发射线性调频信号进行时间延迟得到或者由发射线性调频信号进行变频得到；所述时间延迟包括可变延时器对发射线性调频信号的直接延时或由数模转换器相对于发射线性调频信号延时播放所述混频参考信号；所述变频包括通过可变延时器对发射线性调频信号的直接变频或由数模转换器相对于发射线性调频信号播放变频后的所述混频参考信号；所述数控衰减器实时控制大动态范围调频连续波雷达接收装置的增益；所述微弱目标检测方法包括如下步骤：步骤1、雷达发射机发射线性调频连续波信号；步骤2、大动态范围调频连续波雷达接收装置接收场景的回波信号；通过改变中频信号的频率与中频增益实现不同距离目标回波的不同增益接收，包括：步骤2.1在第1个脉冲重复周期内，直接接收回波信号，通过模数转换器将回波信号记录为，其中表示时间,频中心频率为；步骤2.2在第2个脉冲重复周期内，中频信号的频率降低，中频增益增加为；为中频增益增加的幅度，通过数模转换器将回波信号记录为；步骤2.3在第3个脉冲重复周期内，中频信号的频率降低2，中频增益增加为；为中频增益增加的幅度，通过数模转换器记录为；步骤2.4在第个脉冲重复周期内中，中频信号的频率降低-1，中频增益增加为；为中频增益增加的幅度，通过数模转换器将回波信号记录为；所述步骤2中的改变中频信号的频率的方法包括改变混频参考信号的频率或改变混频参考信号与回波信号的时延；所述步骤2中的改变混频参考信号的频率的方法为：对混频参考信号进行变频或采用独立的模数转换器播放混频参考信号；所述步骤2中的改变混频参考信号频率的方法为：通过独立的数模转换器输出不同频率的线性调频连续波信号作为混频参考信号；所述步骤2中的改变中频信号的频率的方法为：将回波信号与所述混频参考信号进行混频；步骤3、接收到不同距离的回波信号后进行微弱目标检测，包括数字变频、序列求和以及观测模型构建与压缩感知求解；所述数字变频包括：将第次模数转换器采集的回波信号的频率增加-1，得到数字变频与增益补偿后的信号： ；其中，表示圆周率，j表示虚数单位；所述序列求和将每次模数转换器的信号进行求和，得到序列求和信号： ；其中，表示发射的总脉冲数；序列求和信号的带宽=；所述观测模型构建将序列求和信号采用向量表示，并在观测矩阵中融入增益补偿因子，构建的观测模型表示为： ；其中，表示观测向量，表示加性高斯白噪声矩阵； 表示观测总数，观测向量中的元素为序列求和信号： ；序列求和信号的带宽为，划分为份，第份对应的中频频率为-1，大动态范围调频连续波雷达接收装置的接收增益，ceil·表示向上取整；表示行列增益补偿矩阵： ； 表示行列傅里叶正交基矩阵： ；其中，表示目标的散射系数矩阵，表示第份对应的中频频率处目标的散射系数，体现检测到目标的强度： ；其中，=1，2，……，；所述压缩感知求解按照所述观测模型构建的经验风险与约束条件，得到如下最优化问题： ；其中，表示哈达玛积，表示二范数的平方，表示约束条件的权系数，表示p范数；求解上述优化问题得到目标的散射系数。

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百度查询： 中国科学院空天信息创新研究院 大动态范围调频连续波雷达接收装置及微弱目标检测方法

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