基于全变差和压缩感知的罗兰C被动雷达TOA估计方法技术

本发明专利技术属于雷达目标无源定位技术领域，特别涉及基于全变差和压缩感知的罗兰C被动雷达TOA估计方法。该基于全变差和压缩感知的罗兰C被动雷达TOA估计方法包括以下步骤：对被动雷达接收的罗兰C直达波信号、罗兰C天波信号、以及罗兰C目标回波信号进行时域自适应滤波，得出时域自适应滤波后信号；对时域自适应滤波后信号进行全变差滤波，得出全变差滤波后信号；对全变差滤波后信号进行离散傅里叶变换，得出全变差滤波后频域信号；根据全变差滤波后频域信号，采用压缩感知方法重构出罗兰C目标回波时域稀疏信号；根据所述罗兰C目标回波时域稀疏信号，得出罗兰C目标回波的到达时间。

【技术实现步骤摘要】
基于全变差和压缩感知的罗兰C被动雷达TOA估计方法
本专利技术属于雷达目标无源定位
，特别涉及基于全变差和压缩感知的罗兰C被动雷达TOA估计方法。
技术介绍
被动雷达由于自身不发射电磁波而对目标进行定位和跟踪，其自身具有不可探测性，比常规雷达具有更强的隐蔽性和生存能力，一直备受关注。目前，被动雷达利用广播电台或电视台、手机通讯基站，无线网络信号等非合作辐射源作为目标探测的照射源，通过接收来自辐射源的直达波和经由目标散射的回波，提取目标回波的波达方向(DOA，Directionof Arrival)、到达时间(T0A，Time of Arrival)、多普勒频移等信息，实现对目标的定位和跟踪。众所周知，作为被动雷达的广播电视信号沿视线传播，其有效目标定位作用范围从根本上受到视距限制。当目标位于视距以外时，基于广播电视信号的被动雷达将不能对此类目标进行探测定位，然而对视距以外的海面目标进行探测定位具有重要的军事和民用价值，因此在必要时，需要利用沿地波传播的具有超视距覆盖范围的罗兰C导航信号作为被动雷达的外部照射源信号，对目标回波TOA的估计方法进行研究。一般被动雷达通过测量目标的波达方向并根据双基地距离信息对目标进行定位，然而该方案对于采用罗兰C被动雷达来说是不现实的，因为罗兰C信号的波长为3000米，如果要在接收端使用阵列对目标回波信号进行测向，则阵元间距需要1500米，这在实际中是难以实现的，而测量回波信号的到达时间则不受此限制，故以到达时间作为测量量对目标位置进行估计更具有现实意义。罗兰C被动雷达中微弱的目标回波信号淹没在强的直达波和噪声背景之中，因此很难对目标回波的到达时间进行有效的估计。为了估计目标回波信号的到达时间，现有方法包括匹配滤波法、广义互相关法和MUSIC超分辨时延估计方法。雷达系统中广泛使用的是匹配滤波法，但是该方法仅对大的时宽带宽积信号的到达时间有较好的估计效果，比如线性调频信号，步进频信号以及相位编码信号，而罗兰C信号的时宽带宽积较小，故采用匹配滤波法不能获得较好的到达时间估计效果。广义互相关法是对匹配滤波法的改进，该方法通过频谱加窗的方式降低匹配滤波后波形的副瓣，但是罗兰C信号脉冲压缩后主瓣很宽，故通过广义互相关法估计到达时间的效果仍然很差。MUSIC超分辨时延估计方法是借鉴空域波达方向估计的方式在使用频域样本来估计到达时间，由于MUSIC算法是子空间算法，事先要对信源个数进行估计以完成信号子空间和噪声子空间的正确划分，但是实践表明采用:MDL(mi nimum description length)或BIC(Bayesianinformation criterion)准则对罗兰C信源估计的个数是不准确的,采用MUSIC算法将造成大量的虚假目标到达时间。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出基于全变差和压缩感知的罗兰C被动雷达TOA估计方法。为实现上述技术目的，本专利技术采用如下技术方案予以实现。基于全变差和压缩感知的罗兰C被动雷达TOA估计方法包括以下步骤:S1:利用被动雷达接收罗兰C直达波信号、罗兰C天波信号、以及罗兰C目标回波信号，然后对被动雷达接收的罗兰C直达波信号、罗兰C天波信号、以及罗兰C目标回波信号进行时域自适应滤波，得出时域自适应滤波后信号Xsm(η)，η为离散时间变量；S2:对时域自适应滤波后信号Xsur(n)进行全变差滤波，得出全变差滤波后信号s(η)；S3:对全变差滤波后信号.?(幻进行离散傅里叶变换，得出全变差滤波后频域信号S(k)，k为离散频点变量；根据全变差滤波后频域信号，采用压缩感知方法重构出罗兰C目标回波时域稀疏信号X ;S4:根据所述罗兰C目标回波时域稀疏信号X，得出罗兰C目标回波的到达时间。本专利技术的特点和进一步改进在于:在步骤SI中，利用被动雷达的主天线接收罗兰C直达波信号、罗兰C天波信号、以及罗兰C目标回波信号，利用被动雷达的辅助天线接收罗兰C直达波信号、以及罗兰C天波信号；根据被动雷达的辅助天线接收罗兰C直达波信号、以及罗兰C天波信号，通过时域自适应滤波方法主天线接收的罗兰C直达波信号以及罗兰C天波信号，得出时域自适应滤波后信号Xsur (η)。在步骤SI中，被动雷达的主天线以脉冲组信号的接收方式接收罗兰C直达波信号、罗兰C天波信号、以及罗兰C目标回波信号；被动雷达的主天线对接收的多个脉冲组信号进行相干积累。在步骤SI中，时域自适应滤波后信号xsm (η)表示为:本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于全变差和压缩感知的罗兰C被动雷达TOA估计方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：利用被动雷达接收罗兰C直达波信号、罗兰C天波信号、以及罗兰C目标回波信号，然后对被动雷达接收的罗兰C直达波信号、罗兰C天波信号、以及罗兰C目标回波信号进行时域自适应滤波，得出时域自适应滤波后信号xsur(n)，n为离散时间变量；S2：对时域自适应滤波后信号xsur(n)进行全变差滤波，得出全变差滤波后信号S3：对全变差滤波后信号进行离散傅里叶变换，得出全变差滤波后频域信号Sk为离散频点变量；根据全变差滤波后频域信号采用压缩感知方法重构出罗兰C目标回波时域稀疏信号x；S4：根据所述罗兰C目标回波时域稀疏信号x，得出罗兰C目标回波的到达时间。

【技术特征摘要】
1.基于全变差和压缩感知的罗兰C被动雷达TOA估计方法，其特征在于，包括以下步骤: 51:利用被动雷达接收罗兰C直达波信号、罗兰C天波信号、以及罗兰C目标回波信号，然后对被动雷达接收的罗兰C直达波信号、罗兰C天波信号、以及罗兰C目标回波信号进行时域自适应滤波，得出时域自适应滤波后信号Xsm(η)，η为离散时间变量； 52:对时域自适应滤波后信号Xsur(η)进行全变差滤波，得出全变差滤波后信号.S(k); S3:对全变差滤波后信号.s(k)进行离散傅里叶变换，得出全变差滤波后频域信号sS(k),k为离散频点变量；根据全变差滤波后频域信号采用压缩感知方法重构出罗兰C目标回波时域稀疏信号X ; S4:根据所述罗兰C目标回波时域稀疏信号X，得出罗兰C目标回波的到达时间。2.如权利要求1所述的基于全变差和压缩感知的罗兰C被动雷达TOA估计方法，其特征在于，在步骤SI中，利用被动雷达的主天线接收罗兰C直达波信号、罗兰C天波信号、以及罗兰C目标回波信号，利用被动雷达的辅助天线接收罗兰C直达波信号、以及罗兰C天波信号；根据被动雷达的辅助天线接收罗兰C直达波信号、以及罗兰C天波信号，通过时域自适应滤波方法主天线接收的罗兰C直达波信号以及罗兰C天波信号，得出时域自适应滤波后信号Xsur (n)。3.如权利要求2所述的基于全变差和压缩感知的罗兰C被动雷达TOA估计方法，其特征在于，在步骤Si中，被动雷达的主天线以脉冲组信号的接收方式接收罗兰C直达波信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈伯孝，杨明磊，胡显东，雷文英，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61