目标微小形变观测雷达系统的信号处理方法及雷达系统

1.目标微小形变观测雷达系统的信号处理方法，其特征在于，所述信号处理方法针对桥梁、铁塔密集且快速形变的多个临近目标进行高精度、高频率的形变测量，所述信号处理方法包括：步骤S100，获取当前观测时刻的多个目标点的雷达回波矩阵，所述雷达回波矩阵由多个发射阵元和多个接收阵元中任一发射阵元发射和某一接收阵元接收得到的雷达回波数据组成；步骤S110，对所述雷达回波矩阵进行重新排列，将其中符合要求的雷达回波数据组成新的雷达回波矩阵；步骤S120，对所述新的雷达回波矩阵进行FFT处理以完成脉冲压缩，得到对应的观测向量矩阵，以及各所述目标点所在的径向距离；步骤S130，对所述观测向量矩阵针对各径向距离分别进行MUSIC算法处理，得到处在同一径向距离上的各目标点的方位角度，以区分径向距离相同而横向距离不相同的目标点，再采用APES算法基于MUSIC算法计算得到的各目标点方位角度计算各所述目标点在对应方位角度上对应的复数散射估计值以及各所述目标点的精准相位；在每秒内对观测区域发起多次的测量，同时也会收到多个雷达回波数据，在每一秒内对这些雷达回波数据会进行多次步骤S100到步骤S130的处理，这样针对每一个目标在一段测量时间内将会得到以时间为顺序排列的多个复数散射向量值，针对各所述目标点，利用连续获取的多个历史观测时刻以及当前观测时刻计算得到的复数散射估计值进行时间差分干涉处理，得到各所述目标点当前观测时刻的形变量。 2.根据权利要求1所述的信号处理方法，其特征在于，所述对所述雷达回波矩阵进行重新排列，将其中符合要求的复数雷达回波数据组成新的雷达回波矩阵包括：在多个发射阵元和多个接收阵元中任一发射阵元和某一接收阵元均构成一等效收发共用天线阵元；将所述雷达回波矩阵中的雷达回波数据按照对应的等效收发共用天线阵元位置从小到大依次排列，其中所述等效收发共用天线阵元位置为对应发射阵元与接收阵元之间的天线间距；将所述等效收发共用天线阵元位置不满足均匀直线排列条件的对应雷达回波数据去除，将留下的雷达回波数据组成新的雷达回波矩阵。 3.根据权利要求2所述的信号处理方法，其特征在于，所述等效收发共用天线阵元位置距离满足 ，其中 为雷达的工作波长。 4.根据权利要求1所述的信号处理方法，其特征在于，所述观测向量矩阵包括对应各所述雷达回波数据的脉冲压缩处于波峰位置的值；且根据各所述脉冲压缩的波峰确定多个所述目标点的径向距离。 5.雷达系统，其特征在于，包括：发射天线阵，包括多个相连的发射阵元；接收天线阵，包括多个相连的接收阵元；宽带信号源，用于产生雷达的工作信号；信号调制单元，将所述工作信号根据发射要求进行调制，所述信号调制单元包括多级上变频单元；射频开关，与所述发射天线阵连接，将调制后的工作信号通过多个发射阵元依次向观测区域进行辐射；多通道接收机，包括多个分别与对应接收阵元连接的通道，以通过接收天线阵接收观测区域散射后的多个雷达回波数据，并对各所述雷达回波数据进行相应处理，其中多通道接收机的通道数量与所述接收阵元的数量相等，以使得所述多通道接收机同时处理接收到的雷达回波数据；AD采集单元，将处理后的各所述雷达回波数据转换为数字信号形式的雷达回波数据，其中AD采集单元的采样频率至少为最高中频的2倍，而量化位数至少为14位；信号处理单元，对数字信号形式的雷达回波数据根据权利要求1-4任一项所述的目标微小形变观测雷达系统的信号处理方法进行处理得到所述观测区域中多个目标点当前观测时刻的形变量。 6.根据权利要求5所述的雷达系统，其特征在于，所述发射天线阵和接收天线阵的排列方向平行，或在同一条直线上。 7.根据权利要求6所述的雷达系统，其特征在于，所述接收天线阵中的各接收阵元之间的间距为 ，其中 为雷达的工作波长；所述发射天线阵中的各发射阵元之间的间距为各接收阵元之间的间距的N倍，其中N为接收阵元的数量。 8.根据权利要求5所述的雷达系统，其特征在于，信号调制单元包括依次连接的上变频单元以及发射机；所述上变频单元，用于对工作信号的频率进行调制；所述发射机，用于对调制频率后的工作信号的功率进行放大，并向所述射频开关输出调制后的雷达工作信号。 9.根据权利要求8所述的雷达系统，其特征在于，所述多通道接收机包括与各所述通道连接的子处理单元以及功分放大单元；所述子处理单元依次对所述雷达回波数据进行带通滤波处理、低噪声放大处理、接收混频处理、低通滤波和中频放大处理；所述发射机输出的调制后的雷达工作信号还通过功分放大单元进行放大处理后作为所述接收混频处理的参考信号。 10.根据权利要求9所述的雷达系统，其特征在于，所述系统还包括频率综合单元、同步控制单元以及通信单元；所述频率综合单元分别与所述上变频单元连接以提供射频信号，与所述AD采集单元连接以提供采样时钟，所述射频信号与采样时钟均为同步信号；所述同步控制单元分别与所述宽带信号源、频率综合单元、AD采集单元以及射频开关连接，以提供工作时序和控制信号；所述通信单元与所述信号处理单元，用于将所述观测区域中多个目标点当前观测时刻的形变量发送至上位机。