无源雷达时延-Doppler域高速多目标角度估计算法

作     者：刘大鹏 冯新星 刘成城 任勇 杜军 LIU Dapeng;FENG Xinxing;LIU Chengcheng;REN Yong;DU Jun

作者机构：清华大学电子工程系 中国航天科技集团有限公司第九研究院 战略支援部队信息工程大学 

出 版 物：《清华大学学报(自然科学版)》 (Journal of Tsinghua University(Science and Technology))

年 卷 期：2024年第64卷第10期

页      面：1797-1808页

核心收录：

学科分类：0810[工学-信息与通信工程] 080904[工学-电磁场与微波技术] 0808[工学-电气工程] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 081402[工学-结构工程] 081105[工学-导航、制导与控制] 081001[工学-通信与信息系统] 0814[工学-土木工程] 081002[工学-信号与信息处理] 0825[工学-航空宇航科学与技术] 0811[工学-控制科学与工程] 

主　　题：无源雷达 均匀圆阵 高速目标 相干信号 角度估计 Keystone变换 

摘      要：为了获取无源雷达中微弱目标回波的角度信息，现有研究主要采用基于时延-Doppler域二维相关处理的估计算法，其基本思想是通过参考信号和监视信号的互模糊函数来获得积累增益，提升回波信号信噪比，而后进行角度估计。该文针对高速多目标场景，提出了一种更加高效稳健的时延-Doppler域角度估计算法。根据目标运动和外辐射源信号参数，对参考信号和监视信号进行分段处理，段内为快时间，段间为慢时间；考虑到目标高速运动可能引发距离徙动问题，利用Keystone变换对各频率的时间轴进行尺度变换，校正高速目标的距离徙动，继而将目标回波信号能量积累至同一时延-Doppler域；检测并提取目标回波所在时延单元的阵元慢时间采样信号，并转化为慢时间维度的多快拍信号测角问题；针对多目标场景下可能存在的相干信号，利用均匀圆阵轴向虚拟平移解相干和多信号分类(MUSIC)算法对信号处理得到目标方位角和俯仰角估计。仿真实验结果表明：所提出的算法可以以较低的计算复杂度实现无源雷达微弱目标回波信号的角度估计，特别是在高速多目标场景下，具有明显的性能优势。