基于Hankel矩陣改進的TLS-ESPRIT多頻帶融合處理

張 碩， 楊 君， 葛鵬程， 馮婷婷， 杜 鈺

(航天工程大學，北京 101000)

0 引言

在空間態勢感知等軍事應用中，為獲取目標的高精細化結構信息以實現對空間目標全天時全天候的監視與識別目的，需要利用帶寬足夠大的雷達對目標進行成像。由雷達成像原理可知，雷達的距離分辨率由發射信號的帶寬決定，對單部雷達來說，發射信號的帶寬越大，雷達系統的設計復雜度和成本就越高。就目前可用的寬帶雷達而言，盡管已經提出許多用于單頻帶信號處理的超分辨方法來克服這一問題[1]，例如帶寬外推方法[2]、現代頻譜分析技術[3-4]和基于壓縮感知(CS)的方法[4-6]，但是，此類改進仍然會受到固定信號帶寬的限制而無法滿足雷達對目標的高精度成像。

因此，將工作在不同頻帶上的多部異源雷達從信號層上完成帶寬合成的方法應運而生[7]。這種技術試圖通過相干處理來自不同頻帶上不相干的多部雷達回波信號，來提高距離分辨率。

文獻[7]首次提出多頻帶雷達信號融合理論,并利用Root-MUSIC和最小二乘法在每個頻帶上構建一個全極點模型，根據這個模型完成數據外推，然后以某段數據去配準其他頻帶數據，完成非相參量的估計與補償,但是，該方法實質上是在求解一個多參數的最優化問題,因此，計算時間較長,且在數據外推過程會產生不可避免的誤差;文獻[8]提出矩陣束結合奇異值分解的方法估計極點，在一定信噪比條件下效果很好，然而當信噪比較低(小于12 dB)時極點估計誤差較大，估計精度大大降低，這對相參配準及最終的融合效果都會產生巨大的影響，因此，針對全極點模型的多頻帶帶寬合成方法，提高低信噪比下極點估計精度顯得至關重要。……