CN112946597B - 一种频分mimo雷达的多波形分离方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供的一种频分MIMO雷达的多波形分离方法，根据发射端的发射阵元信号频率的不同情况，设置回波信号的不同处理方式，在相邻发射阵元之间的频率步进量不小于发射阵元的信号子带宽，建立了回波信号分量数学模型，使用预先设置的FIR带通滤波器对该回波信号进行预分离滤波，并通过匹配滤波实现了发射信号的分离，有效得抑制了通道间互相关信号分量影响，提高了多波形分离的性能；在小于时，根据发射信号频率特点，构建了非线性调频波形模型，并通过匹配滤波实现了发射通道信号的分离，减弱了通道信号的互相关影响，降低了峰值旁瓣电平，提高了多波形分离的性能。

Description

一种频分MIMO雷达的多波形分离方法

技术领域

本发明属于雷达检测技术领域，具体涉及一种频分MIMO雷达的多波形分离方法。

背景技术

频分MIMO雷达是一种近年来新兴的雷达***，其发射阵元同时辐射相互正交的信号，在空间形成低增益的宽波束，保证了MIMO雷达对搜索空间的有效覆盖，很好得克服了传统雷达在目标检测和多目标搜索跟踪时的不足，具有处理维数更高、收发孔径利用更充分、分辨率更高等优点。

接收端的每个阵元通过匹配滤波器组将每个发射信号分量分离，从而引入了远多于实际物理阵元数目的观测通道，有效得实现波形分集，提高了雷达***的自由度，具有并行多通道获取信息的能力。但匹配滤波技术是基于发射信号波形的正交性，信号的正交性决定着匹配滤波器的性能，不同参数设置下，信号波形特点不一致，通过匹配滤波进行多波形分离，邻近通道信号的互相关分量影响较大，会降低多波形分离的性能。

实际应用中，由于带宽、频带等的限制，频率步进量的设置可能导致信号波形无法实现正交，互相关分量影响较大，这就大大降低了多波形分离的性能。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种频分MIMO雷达的多波形分离方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本发明提供的一种频分MIMO雷达的多波形分离方法，应用于接收端，所述接收端包括多个发射阵元，包括：

当发射信号时，如果相邻发射阵元之间的频率步进量不小于发射阵元的子带宽，在发射信号后利用频分MIMO阵列构型构建目标回波信号模型，并使用目标回波信号模型获取回波信号，使用预先设置的FIR带通滤波器对该回波信号进行预分离滤波，获得分离后的回波信号分量；

如果相邻发射阵元之间的频率步进量小于发射阵元的子带宽，则使用预设的非线性调频波形模型对发射信号进行处理，将处理后的发射信号发出，使用目标回波信号模型获取回波信号，使用第一匹配滤波器对该回波信号进行预分离滤波，获得分离后的回波信号分量。

其中，所述FIR滤波器是基于发射信号频率设计得到，所述非线性调频波形模型是发射信号空域频谱特性构建得到。

可选的，所述利用频分MIMO阵列构型构建目标回波信号模型的步骤包括：

获取发射模型以及发射阵元接收回波信号相对于目标的总时延；

基于所述总时延，构建所述目标回波信号模型。

可选的，所述发射模型为：

所述总时延为：

所述目标回波信号模型为：

其中，s_m(t)表示第m个发射阵元辐射信号，u(t)表示调频信号的复包络，表示调频波形，f₀表示信号载波频率，f_Δ表示频率步进量，t表示时间，j表示虚数，m表示发射阵元序号，τ_mn表示第m个发射阵元辐射的信号经远场点目标(r₀,θ₀)反射到达第n个接收阵元时的时延，T_p表示信号的脉冲宽度，μ＝B_s/T_p表示信号的调频斜率，B_s表示单个通道信号子带宽，rect(t)表示脉冲函数，/>表示信号往返目标距离双程传播导致的时延，/>表示发射阵元间隔产生的传播波程差导致的时延，表示接收阵元间隔产生的传播波程差导致的时延，d表示发射阵元及接收阵元的阵元间隔，c表示电磁波传播速度，n表示接收阵元序号，(r₀,θ₀)表示远场点目标位置，s_n(t)表示第n个接收通道接收的目标反射回波，该目标反射回波为M个回波信号分量的空间合成信号，M表示发射阵元的总数，N表示接收阵元总数，s_mn(t-τ_mn)表示接收阵列第n个通道接收到的目标反射的第m个发射阵元的信号回波，s_mn表示第n个通道对应第m个滤波器输出的预分离的回波信号分量。

可选的，所述使用FIR带通滤波器对该回波信号进行预分离滤波的步骤包括：

根据反射阵元的发射信号频率分布确定FIR带通滤波器系数；

根据所述FIR带通滤波器系数对每个接收通道的回波信号进行FIR滤波，得到预分离的回波信号分量；

根据发射信号波形与窗函数设计第二匹配滤波器；

根据所述第二匹配滤波器对所述回波信号分量进行时域匹配滤波，完成各通道信号分离，以使所述回波信号的多波形分离。

可选的，所述预分离的回波信号分量为：

s_nm(t)＝ξu(t-τ_mn)exp{jπμ(t-τ_mn)²}exp{j2π(f₀(t-τ_mn)+(m-1)f_Δ(t-τ_mn))}；

其中，s_nm(t)表示第n个通道对应第m个滤波器输出的预分离的回波信号分量，ξ表示FIR带通滤波器响应系数；

第二匹配滤波器为：

其中，h_m(t)表示第m个匹配滤波器系数，win表示窗函数，可按照对旁瓣高度的不同需求进行选择，表示第m个发射阵元辐射信号的共轭，s_n,m(t)表示第n个接收通道进行预分离之后对应的第m个匹配滤波器输出结果，α_m表示第m个通道的自相关输出系数，A_m(t)表示第m个通道的自相关输出时间函数。

可选的，所述使用FIR带通滤波器对该回波信号进行预分离滤波的步骤包括：

对每个接收通道的回波信号进行傅里叶变换，得到信号频谱：

根据发射通道信号频率构建频域截取函数，对所述信号频谱进行选取，得到预分离的回波信号频谱分量；

根据发射信号波形频谱与窗函数设计第三匹配滤波器；

使用第三匹配滤波器对所述回波信号频谱分量进行频域匹配滤波，以使所述回波信号的多波形分离。

可选的，所述信号频谱为：

其中，F(f)为各通道信号频谱的叠加；

所述预分离的回波信号频谱分量为：

F_nm(f)＝FFT(s_mn(t))；

其中，f_m表示频域截取函数起始频率，由发射信号频域确定；F_nm(f)表示第n个通道经过第m个频域滤波器输出的回波信号频谱分量；

所述第三匹配滤波器为：

H_m(f)＝FFT(win·s_m(t))；

其中，H_m(f)表示第m个匹配滤波器系数，s_n,m(t)表示第n个接收通道进行预分离之后对应的第m个匹配滤波器输出结果，conv表示卷积运算，^*表示复共轭。

可选的，所述使用预设的非线性调频波形模型对发射信号进行处理的步骤包括：

获取所述发射信号的空域频谱特性；

根据所述信号空域频谱特性，构建非线性调频波形模型；

使用预设的非线性调频波形模型对发射信号进行处理；

空域频谱为：

非线性调频波形模型为：

其中，F_space(f)表示空域合成信号的频谱，为各通道信号频谱的叠加，s_m(t)表示第m个发射阵元辐射信号，f表示频率，m表示第m个发射阵元，M表示发射阵元的总数，i表示发射阵元序号，其表示非线性调频波形模型，θ_o(t)表示基于Hamming窗函数设计的非线性正调频相位，θ_e(t)为设计的非线性负调频相位。

可选的，所述第一匹配滤波器为：

其中，h_m(t)表示第m个匹配滤波器系数，win表示窗函数，可按照对旁瓣高度的不同需求进行选择，s'_m ^*(t)表示非线性调频波形模型下第m个通道的发射信号的共轭。

可选的，所述回波信号为：

其中，s'_n(t)表示非线性调频波形模型下第n个接收通道的回波信号，u(t)表示调频信号的复包络，表示调频波形，f₀表示信号载波频率，f_Δ表示频率步进量，t表示时间，j表示虚数，m表示发射阵元序号，τ_mn表示第m个发射阵元辐射的信号经远场点目标(r₀,θ₀)反射到达第n个接收阵元时的时延。

本发明提供的一种频分MIMO雷达的多波形分离方法，根据发射端的发射阵元信号频率的不同情况，设置回波信号的不同处理方式，在相邻发射阵元之间的频率步进量不小于发射阵元的信号子带宽，建立了回波信号分量数学模型，使用预先设置的FIR带通滤波器对该回波信号进行预分离滤波，并通过匹配滤波实现了发射信号的分离，有效得抑制了通道间互相关信号分量影响，提高了多波形分离的性能；在小于时，根据发射信号频率特点，构建了非线性调频波形模型，并通过匹配滤波实现了发射通道信号的分离，减弱了通道信号的互相关影响，降低了峰值旁瓣电平，提高了多波形分离的性能。以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明实施例提供的频分MIMO雷达阵列构型示意图；

图2是本发明实施例提供的一种频分MIMO雷达的多波形分离方法的流程图；

图3是本发明实施例提供的频分MIMO雷达信号处理流程示意图；

图4a是本发明实施例提供的频率偏移量大于等于子带宽情况下，添加FIR带通滤波器多波形分离过程流程示意图；

图4b是本发明实施例提供的频率偏移量大于等于子带宽情况下，添加频域滤波器的多波形分离过程示意图；

图5是本发明实施例提供的频率偏移量小于子带宽情况下非线性调频函数示意图；

图6是本发明实施例提供的f_Δ＝B_s情况下频分MIMO雷达的多波形分离结果图；

图7是本发明实施例提供的f_Δ＝0.5B_s情况下频分MIMO雷达的多波形分离结果图；

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例一

如图1所示，图1是本发明实施例提供的频分MIMO雷达阵列构型示意图，由M个发射阵元，N个接收阵元构成，(r₀,θ₀)表示远场点目标位置，M个发射阵元发射不同频率的信号，在空间形成低增益的宽波束，增加了雷达的有效覆盖，提升了目标的检测概率。

如图2所示，本发明实施例提供的一种频分MIMO雷达的多波形分离方法，应用于接收端，所述接收端包括多个发射阵元，所述多波形分类方法包括：

S1，当发射信号时，如果相邻发射阵元之间的频率步进量不小于发射阵元的子带宽，在发射信号后利用频分MIMO阵列构型构建目标回波信号模型，并使用目标回波信号模型获取回波信号，使用预先设置的FIR带通滤波器对该回波信号进行预分离滤波，获得分离后的回波信号分量；

S2，如果相邻发射阵元之间的频率步进量小于发射阵元的子带宽，则使用预设的非线性调频波形模型对发射信号进行处理，将处理后的发射信号发出，使用目标回波信号模型获取回波信号，使用第一匹配滤波器对该回波信号进行预分离滤波，获得分离后的回波信号分量。

其中，所述FIR滤波器是基于发射信号频率设计得到，所述非线性调频波形模型是发射信号空域频谱特性构建得到。每个阵元都对应一个接收通道。

参考图3，图3是频分MIMO雷达信号处理流程示意图，多波形分离过程发生在发射端的各个阵元的接收通道，当发射端发送发射信号后，接收回波信号，则发射端可以作为接收端，本实施例在实际设置时可以引入了远多于实际物理阵元数目的观测通道，提高了雷达***的自由度，同时可多通道并行获取信息，提升了雷达工作的效率。

实施例二

作为本发明一种可选的实施例，所述利用频分MIMO阵列构型构建目标回波信号模型的步骤包括：

步骤一：获取发射模型以及发射阵元接收回波信号相对于目标的总时延；

步骤二：基于所述总时延，构建所述目标回波信号模型。

所述发射模型为：

所述总时延为：

所述目标回波信号模型为：

其中，s_m(t)表示第m个发射阵元辐射信号，u(t)表示调频信号的复包络，表示调频波形，f₀表示信号载波频率，f_Δ表示频率步进量，t表示时间，j表示虚数，m表示发射阵元序号，τ_mn表示第m个发射阵元辐射的信号经远场点目标(r₀,θ₀)反射到达第n个接收阵元时的时延，T_p表示信号的脉冲宽度，μ＝B_s/T_p表示信号的调频斜率，B_s表示单个通道信号子带宽，rect(t)表示脉冲函数，/>表示信号往返目标距离双程传播导致的时延，/>表示发射阵元间隔产生的传播波程差导致的时延，表示接收阵元间隔产生的传播波程差导致的时延，d表示发射阵元及接收阵元的阵元间隔，c表示电磁波传播速度，n表示接收阵元序号，(r₀,θ₀)表示远场点目标位置，s_n(t)表示第n个接收通道接收的目标反射回波，该目标反射回波为M个回波信号分量的空间合成信号，M表示发射阵元的总数，N表示接收阵元总数，s_mn(t-τ_mn)表示接收阵列第n个通道接收到的目标反射的第m个发射阵元的信号回波，s_mn表示第n个通道对应第m个滤波器输出的预分离的回波信号分量。

本实施例主要是获得阵列接收的回波信号，利用频分MIMO阵列构型构建目标回波信号模型，其中，发射信号到达远场点目标及目标反射信号到达接收阵列均看作平行波，从而得到阵列接收回波信号相对于发射阵列的总时延，主要由目标距离传播时延及发射、接收阵列阵元间隔等产生的波程差时延组成。

将所述总时延代入发射信号模型，可得到接收阵列各通道的回波信号分量，其中

s_mn(t-τ_mn)＝u(t-τ_mn)exp{jπμ(t-τ_mn)²}exp{j2π(f₀(t-τ_mn)+(m-1)f_Δ(t-τ_mn))}

通过各通道回波信号分量，构建接收阵列的目标回波信号模型。

实施例三

作为本发明一种可选的实施例，参见图4a，图4a为添加FIR带通滤波器多波形分离过程，所述使用FIR带通滤波器对该回波信号进行预分离滤波的步骤包括：

步骤一：根据反射阵元的发射信号频率分布确定FIR带通滤波器系数；

步骤二：根据所述FIR带通滤波器系数对每个接收通道的回波信号进行FIR滤波，得到预分离的回波信号分量；

步骤三：根据发射信号波形与窗函数设计第二匹配滤波器；

步骤四：根据所述第二匹配滤波器对所述回波信号分量进行时域匹配滤波，完成各通道信号分离，以使所述回波信号的多波形分离。

所述预分离的回波信号分量为：

s_nm(t)＝ξu(t-τ_mn)exp{jπμ(t-τ_mn)²}exp{j2π(f₀(t-τ_mn)+(m-1)f_Δ(t-τ_mn))}；

其中，s_nm(t)表示第n个通道对应第m个滤波器输出的预分离的回波信号分量，ξ表示FIR带通滤波器响应系数；

第二匹配滤波器为：

其中，h_m(t)表示第m个匹配滤波器系数，win表示窗函数，可按照对旁瓣高度的不同需求进行选择，表示第m个发射阵元辐射信号的共轭，s_n,m(t)表示第n个接收通道进行预分离之后对应的第m个匹配滤波器输出结果，α_m表示第m个通道的自相关输出系数，A_m(t)表示第m个通道的自相关输出时间函数。

参考图4a，根据所述f_Δ≥B_s情况下发射信号频率设计FIR带通滤波器系数。FIR滤波器截止频率，分别为[0,B_s],[f_Δ,f_Δ+B_s],…,[(M-1)f_Δ,(M-1)f_Δ+B_s]，将对应的频率转化为角频率进行处理，利用基于窗函数的fir1函数设计FIR滤波器的线性相位，从而得到滤波器系数h(n)。假设各通道接收回波先经过混频、下变频等相关处理，这里只考虑由于频率偏移量导致的信号频率差异。

据所述滤波器系数对所述每个接收通道的回波信号进行FIR滤波，得到预分离的回波信号分量。发射通道信号频率无交叠，经过FIR滤波之后的预分离回波信号分量为：

s_nm(t)＝ξu(t-τ_mn)exp{jπμ(t-τ_mn)²}exp{j2π(f₀(t-τ_mn)+(m-1)f_Δ(t-τ_mn))}

根据发射信号波形与窗函数设计匹配滤波器h_m(t)，根据所设计的匹配滤波器对所述回波信号分量进行时域匹配滤波，完成各通道信号分离，实现多波形分离。

可以理解，根据不同发射波形设计匹配滤波器并联合加窗处理，进一步降低了峰值旁瓣电平，大大提升了多波形分离的性能。

实施例四

作为本发明一种可选的实施例，请参见图4b，图4b是添加频域滤波器的多波形分离过程示意图，所述使用FIR带通滤波器对该回波信号进行预分离滤波的步骤包括：

步骤一：对每个接收通道的回波信号进行傅里叶变换，得到信号频谱：

步骤二：根据发射通道信号频率构建频域截取函数，对所述信号频谱进行选取，得到预分离的回波信号频谱分量；

步骤三：根据发射信号波形频谱与窗函数设计第三匹配滤波器；

步骤四：使用第三匹配滤波器对所述回波信号频谱分量进行频域匹配滤波，以使所述回波信号的多波形分离。

所述信号频谱为：

其中，F(f)为各通道信号频谱的叠加，在所述f_Δ≥B_s情况下，各通道信号的频谱并无交叠。

所述预分离的回波信号频谱分量为：

F_nm(f)＝FFT(s_mn(t))；

其中，f_m表示频域截取函数起始频率，由发射信号频域确定；F_nm(f)表示第n个通道经过第m个频域滤波器输出的回波信号频谱分量；

所述第三匹配滤波器为：

H_m(f)＝FFT(win·s_m(t))；

其中，H_m(f)表示第m个匹配滤波器系数，s_n,m(t)表示第n个接收通道进行预分离之后对应的第m个匹配滤波器输出结果，conv表示卷积运算，^*表示复共轭。

可以理解，根据不同发射波形设计匹配滤波器并联合加窗处理，进一步降低了峰值旁瓣电平，大大提升了多波形分离的性能。

本发明实施例提供的波形分离方法，在f_Δ≥B_s情况下，利用FIR带通滤波器/频域滤波器预分离回波信号，抑制了其他通道互相关信号分量影响，联合加窗处理有效降低了峰值旁瓣电平，提高了多波形分离性能。

实施例五

作为本发明一种可选的实施例，参见图5，图5是本发明实施例提供的频率偏移量小于子带宽情况下非线性调频函数示意图，所述使用预设的非线性调频波形模型对发射信号进行处理的步骤包括：

步骤一：获取所述发射信号的空域频谱特性；

步骤二：根据所述信号空域频谱特性，构建非线性调频波形模型；

步骤三：使用预设的非线性调频波形模型对发射信号进行处理；

空域频谱为：

非线性调频波形模型为：

其中，F_space(f)表示空域合成信号的频谱，为各通道信号频谱的叠加，s_m(t)表示第m个发射阵元辐射信号，f表示频率，m表示第m个发射阵元，M表示发射阵元的总数，i表示发射阵元序号，其表示非线性调频波形模型，θ_o(t)表示基于Hamming窗函数设计的非线性正调频相位，θ_e(t)为设计的非线性负调频相位。

所述第一匹配滤波器为：

其中，h_m(t)表示第m个匹配滤波器系数，win表示窗函数，可按照对旁瓣高度的不同需求进行选择，s'_m ^*(t)表示非线性调频波形模型下第m个通道的发射信号的共轭。

所述回波信号为：

其中，s'_n(t)表示非线性调频波形模型下第n个接收通道的回波信号，u(t)表示调频信号的复包络，表示调频波形，f₀表示信号载波频率，f_Δ表示频率步进量，t表示时间，j表示虚数，m表示发射阵元序号，τ_mn表示第m个发射阵元辐射的信号经远场点目标(r₀,θ₀)反射到达第n个接收阵元时的时延。

由于参数设置为f_Δ＜B_s，邻近通道频谱出现交叠，利用匹配滤波进行多波形分离时通道间互相关信号分量影响较大，结果会出现较高的互相关旁瓣。根据所述信号空域频谱特性，构建非线性调频波形模型，相邻通道采用不同调频方式，非线性调频波形实现过程此处不再叙述。

可以理解，根据不同发射波形设计匹配滤波器并联合加窗处理，进一步降低了峰值旁瓣电平，大大提升了多波形分离的性能。

本实施例通过设计相邻通道不同调频方式，有效降低了通道间互相关信号分量影响，降低了峰值旁瓣电平，提升了多波形分离的性能。

下面通过仿真实验验证本发明提供的多波形分离方法的性能。

仿真实验一

(一)仿真实验条件

本实验设置信号参数如下：发射信号载波频率f₀＝1GHz，目标距离r₀＝2km，发射及接收阵列阵元数M＝N＝10，阵元间隔d＝0.15m，单通道发射信号带宽B_s＝4MHz，频率步进量f_Δ＝B_s＝4MHz，***合成带宽B＝B_s+(M-1)f_Δ＝40MHz，脉冲重复频率PRF＝20kHz，脉冲宽度为T_p＝10μs，采样频率f_s＝100MHz，FIR滤波器阶数为512，窗函数采用切比雪夫窗。

(二)仿真实验内容及结果分析

本发明实施例依据发射信号模型构造回波数据，再对其进行多波形分离。请参见图6，图6是本发明实施例提供的f_Δ＝B_s情况下频分MIMO雷达的多波形分离结果图；虚线表示直接进行匹配滤波的结果，实线表示FIR滤波后波形分离的结果，点虚线表示频域滤波后波形分离的结果，横坐标表示距离，纵坐标表示脉冲压缩归一化幅度的dB值。

联合采用FIR滤波器与匹配滤波器，抑制了通道间互相关信号分量影响，匹配滤波结果更接近于通道理想的自相关sinc函数，加窗处理进一步降低了峰值旁瓣电平，提高了多波形分离的性能。

仿真实验二

(一)仿真实验条件

本实验设置参数如下：频率偏移量f_Δ＝0.5B_s＝2MHz，***合成带宽B＝22MHz，非线性调频波形基于Hamming窗函数，频谱交叠区域对应信号带宽B_Δ＝2MHz，对应脉冲宽度ΔT_p＝5μs，采样率等其他参数与上述仿真实验一保持一致。

(二)仿真实验内容及结果分析

本发明实施例依据混合波形构造发射信号模型，进而得到回波数据，再对其进行多波形分离。请参见图7，图7是本发明实施例提供的f_Δ＝0.5B_s情况下频分MIMO雷达的多波形分离结果图。虚线表示利用线性调频波形的多波形分离结果，实线表示采用非线性调频波形的结果，横坐标表示距离，纵坐标表示脉冲压缩归一化幅度的dB值。

相邻通道采用不同的非线性调频方式，降低了频谱相交部分的互相关峰值旁瓣电平，大大提高了多波形分离的性能。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种频分MIMO雷达的多波形分离方法，应用于接收端，所述接收端包括多个发射阵元，其特征在于，包括：

当发射信号时，如果相邻发射阵元之间的频率步进量不小于发射阵元的子带宽，在发射信号后利用频分MIMO阵列构型构建目标回波信号模型，并使用目标回波信号模型获取回波信号，使用预先设置的FIR带通滤波器对该回波信号进行预分离滤波，获得分离后的回波信号分量；

如果相邻发射阵元之间的频率步进量小于发射阵元的子带宽，则使用预设的非线性调频波形模型对发射信号进行处理，将处理后的发射信号发出，使用目标回波信号模型获取回波信号，使用第一匹配滤波器对该回波信号进行预分离滤波，获得分离后的回波信号分量；

其中，所述FIR滤波器是基于发射信号频率设计得到，所述非线性调频波形模型是发射信号空域频谱特性构建得到；

所述利用频分MIMO阵列构型构建目标回波信号模型的步骤包括：

获取发射模型以及发射阵元接收回波信号相对于目标的总时延；

基于所述总时延，构建所述目标回波信号模型；

所述发射模型为：

所述总时延为：

所述目标回波信号模型为：

其中，s_m(t)表示第m个发射阵元辐射信号，u(t)表示调频信号的复包络，表示调频波形，f₀表示信号载波频率，f_Δ表示频率步进量，t表示时间，j表示虚数，m表示发射阵元序号，τ_mn表示第m个发射阵元辐射的信号经远场点目标(r₀,θ₀)反射到达第n个接收阵元时的时延，T_p表示信号的脉冲宽度，μ＝B_s/T_p表示信号的调频斜率，B_s表示单个通道信号子带宽，rect(t)表示脉冲函数，/>表示信号往返目标距离双程传播导致的时延，/>表示发射阵元间隔产生的传播波程差导致的时延，/>表示接收阵元间隔产生的传播波程差导致的时延，d表示发射阵元及接收阵元的阵元间隔，c表示电磁波传播速度，n表示接收阵元序号，(r₀,θ₀)表示远场点目标位置，s_n(t)表示第n个接收通道接收的目标反射回波，该目标反射回波为M个回波信号分量的空间合成信号，M表示发射阵元的总数，N表示接收阵元总数，s_mn(t-τ_mn)表示接收阵列第n个通道接收到的目标反射的第m个发射阵元的信号回波，s_mn表示第n个通道对应第m个滤波器输出的预分离的回波信号分量。

2.根据权利要求1所述的多波形分离方法，其特征在于，所述使用FIR带通滤波器对该回波信号进行预分离滤波的步骤包括：

根据反射阵元的发射信号频率分布确定FIR带通滤波器系数；

根据所述FIR带通滤波器系数对每个接收通道的回波信号进行FIR滤波，得到预分离的回波信号分量；

根据发射信号波形与窗函数设计第二匹配滤波器；

根据所述第二匹配滤波器对所述回波信号分量进行时域匹配滤波，完成各通道信号分离，以使所述回波信号的多波形分离。

3.根据权利要求2所述的多波形分离方法，其特征在于，

所述预分离的回波信号分量为：

s_nm(t)＝ξu(t-τ_mn)exp{jπμ(t-τ_mn)²}exp{j2π(f₀(t-τ_mn)+(m-1)f_Δ(t-τ_mn))}；

其中，s_nm(t)表示第n个通道对应第m个滤波器输出的预分离的回波信号分量，ξ表示FIR带通滤波器响应系数；

第二匹配滤波器为：

其中，h_m(t)表示第m个匹配滤波器系数，win表示窗函数，可按照对旁瓣高度的不同需求进行选择，表示第m个发射阵元辐射信号的共轭，s_n,m(t)表示第n个接收通道进行预分离之后对应的第m个匹配滤波器输出结果，α_m表示第m个通道的自相关输出系数，A_m(t)表示第m个通道的自相关输出时间函数。

4.根据权利要求1所述的多波形分离方法，其特征在于，所述使用FIR带通滤波器对该回波信号进行预分离滤波的步骤包括：

对每个接收通道的回波信号进行傅里叶变换，得到信号频谱：

根据发射通道信号频率构建频域截取函数，对所述信号频谱进行选取，得到预分离的回波信号频谱分量；

根据发射信号波形频谱与窗函数设计第三匹配滤波器；

使用第三匹配滤波器对所述回波信号频谱分量进行频域匹配滤波，以使所述回波信号的多波形分离。

5.根据权利要求4所述的多波形分离方法，其特征在于，所述信号频谱为：

其中，F(f)为各通道信号频谱的叠加；

所述预分离的回波信号频谱分量为：

F_nm(f)＝FFT(s_mn(t))；

其中，f_m表示频域截取函数起始频率，由发射信号频域确定；F_nm(f)表示第n个通道经过第m个频域滤波器输出的回波信号频谱分量；

所述第三匹配滤波器为：

H_m(f)＝FFT(win·s_m(t))；

其中，H_m(f)表示第m个匹配滤波器系数，s_n,m(t)表示第n个接收通道进行预分离之后对应的第m个匹配滤波器输出结果，conv表示卷积运算，^*表示复共轭。

6.根据权利要求1所述的多波形分离方法，其特征在于，所述使用预设的非线性调频波形模型对发射信号进行处理的步骤包括：

获取所述发射信号的空域频谱特性；

根据所述信号空域频谱特性，构建非线性调频波形模型；

使用预设的非线性调频波形模型对发射信号进行处理；

空域频谱为：

非线性调频波形模型为：

其中，F_space(f)表示空域合成信号的频谱，为各通道信号频谱的叠加，s_m(t)表示第m个发射阵元辐射信号，f表示频率，m表示第m个发射阵元，M表示发射阵元的总数，i表示发射阵元序号，其表示非线性调频波形模型，θ_o(t)表示基于Hamming窗函数设计的非线性正调频相位，θ_e(t)为设计的非线性负调频相位。

7.根据权利要求6所述的多波形分离方法，其特征在于，

所述第一匹配滤波器为：

其中，h_m(t)表示第m个匹配滤波器系数，win表示窗函数，可按照对旁瓣高度的不同需求进行选择，表示非线性调频波形模型下第m个通道的发射信号的共轭。

8.根据权利要求7所述的多波形分离方法，其特征在于，所述回波信号为：

其中，s'_n(t)表示非线性调频波形模型下第n个接收通道的回波信号，u(t)表示调频信号的复包络，表示调频波形，f₀表示信号载波频率，f_Δ表示频率步进量，t表示时间，j表示虚数，m表示发射阵元序号，τ_mn表示第m个发射阵元辐射的信号经远场点目标(r₀,θ₀)反射到达第n个接收阵元时的时延。