联合发射阵列与脉冲编码的机载MIMO-SAR距离模糊分离方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114325595A(43)申请公布日2022.04.12(21)申请号202111597747.6(22)申请日2021.12.24(71)申请人南京航空航天大学地址210016江苏省南京市秦淮区御道街29号(72)发明人牛世林朱岱寅金国栋程远王宇俞旗烽(74)专利代理机构南京瑞弘专利商标事务所(普通合伙)32249代理人秦秋星(51)Int.Cl.G01S7/292(2006.01)G01S13/90(2006.01)权利要求书3页说明书7页附图1页(54)发明名称联合发射阵列与脉冲编码的机载MIMO-SAR距离模糊分离方法(57)摘要本发明公开了一种联合发射阵列与脉冲编码的机载MIMO‑SAR距离模糊分离方法。首先，构建发射信号相位编码矩阵，在每一个脉冲重复周期内，对各发射机的发射信号附加独立的相位编码。然后，对各接收机回波数据在方位向进行带通滤波，进而分离不同发射机发射信号经地面目标散射后的回波。随后，对上述步骤获取的含有相位编码的回波进行相位解码。最后，构建空域滤波导引矢量矩阵，分离期望信号与距离模糊信号。本发明通过对不同发射机的发射信号进行相位编码，并且借助高脉冲重复频率雷达系统的优势，在距离多普勒域将各发射机的发射信号分离。本发明有效利用了MIMO雷达中发射机阵列带来的自由度，相比传统多接收机雷达，能够有效地分离更高次的距离模糊信号。CN114325595ACN114325595A权利要求书1/3页1.一种联合发射阵列与脉冲编码的机载MIMO‑SAR距离模糊分离方法，其特征在于，所述方法包括：步骤一，构建发射信号相位编码矩阵，在每一个脉冲重复间隔PRI内，对各发射机的发射信号附加独立的相位编码；步骤二，对各接收机回波数据在方位向进行带通滤波，进而分离不同发射机发射信号经地面目标散射后的回波；步骤三，对步骤二分离后的回波进行距离向脉冲压缩并向量化，再对脉压后数据中的相位编码进行解码操作；步骤四，构建空域滤波导引矢量矩阵，分离期望信号与距离模糊信号。2.根据权利要求1所述的一种联合发射阵列与脉冲编码的机载MIMO‑SAR距离模糊分离方法，其特征在于，在步骤一中，所述构建发射信号相位编码矩阵，具体公式为：T其中，ci是一个长度M的列向量；下标i代表第i个PRI；M为发射机数量；[·]为转置操作。3.根据权利要求1所述的一种联合发射阵列与脉冲编码的机载MIMO‑SAR距离模糊分离方法，其特征在于，在步骤一中，所述在每一个PRI内，对各发射机的发射信号附加独立的相位编码，具体发射信号表达式为：其中，表示在第i个PRI，第m个发射机的发射信号；rect(·)为矩形窗函数；ci,m表示长度M的列向量ci中第m个元素；M为发射机数量；τ为距离向快时间；Kr为调频率；Tp为脉冲宽度；f0为载频。4.根据权利要求1所述的一种联合发射阵列与脉冲编码的机载MIMO‑SAR距离模糊分离方法，其特征在于，在步骤二中，所述对各接收机回波数据在方位向进行带通滤波，进而分离不同发射机发射信号经地面目标散射后的回波，具体步骤如下：分别针对每个接收机接收的回波数据，进行方位向傅里叶变换FFT，随后进行方位向带通滤波，最后进行方位向逆FFT操作，得到分离后的回波；则第n个接收机接收到第m个发射机发出波形经过地面散射后的回波数据sn,m(k,τ)可通过以下公式获取：其中，下标n和m分别代表第n个接收机和第m个发射机；M为发射机数量；N为接收机数量；下标k代表第k个采样时间窗；FFT_a{·}代表方位向FFT操作；IFFT_a{·}为方位向逆2CN114325595A权利要求书2/3页FFT操作；fa为方位向频率轴；sn(k,τ)代表第n个接收机的接收回波数据；sn,m(k,τ)代表从sn(k,τ)中分离出第m个发射机发出波形经过地面散射后的回波。5.根据权利要求4所述的一种联合发射阵列与脉冲编码的机载MIMO‑SAR距离模糊分离方法，其特征在于，在步骤三中，所述对步骤二分离后的回波进行距离向脉冲压缩并向量化，再对脉压后数据中的相位编码进行解码操作，具体操作如下：步骤三一：对所述回波数据sn,m(k,τ)进行距离向脉冲压缩，得到脉压回波数据sn,m′(k,τ)；步骤三二：对所述脉压回波数据sn,m′(k,τ)构建脉压数据向量s′(k,τ)，具体公式为：步骤三二：对脉压后数据中的相位编码进行解码操作，具体包括：对所述脉压数据向量s′(k,τ)在方位向进行解码，解码脉压数据向量可通过如下公式获得：*其中，表示Kronecker积；⊙表示Hadamard积；[·]表示共轭操作；1N表示N维列向量；ck表示第k次脉冲发射时所采用的相位编码矩阵；解码脉压数据向量具体表达式为：其中，代表对脉