压缩采样或压缩感知理论是根据信号的稀疏特性,以远低于奈奎斯特率的采样速率表征信号的理论。模拟信息转换(模信转换),以压缩采样理论为基础,有效地实现了稀疏模拟信号的亚奈奎斯特率采样,并在宽带信号采样中获得广泛而深入的研究。在雷达应用领域,模信转换可实现宽带和超宽带雷达信号的亚奈奎斯特率采样,为宽带和超宽带雷达的发展提供了新的思路。但是,在一些应用领域,常常要恢复雷达回波的奈奎斯特率采样信号。从信号重构角度,这是一个大规模稀疏重构问题,现行的稀疏重构算法需要大的存储空间、计算量大,难以实现实时重构。模信转换,根据采样信号对象不同,具有不同的实现结构。业已发展的模信转换系统可分为低通型模信转换、带通型模信转换和多带型模信转换。本文针对这三种模信转换在雷达信号采样中的应用,研究奈奎斯特率雷达信号的快速重构方法。本文的主要工作和贡献如下:1.将随机解调模信转换应用于脉冲雷达基带信号采样,提出了一种分段滑动重构方法,实现了雷达基带回波信号的快速重构。随机解调是一种典型的低通型模信转换系统,可实现雷达基带回波信号的亚奈奎斯特采样。基于对随机解调系统特性和雷达基带回波信号稀疏表示字典的分析,本文发现测量矩阵具有带状结构,并据此提出了一种分段滑动重构方法。该方法对观测时间内获得的压缩测量数据进行重叠分段,将大规模稀疏重构问题分解为一系列小规模稀疏重构子问题,通过采用滑动方式依次求解每个子问题实现信号的快速重构。分段重构性能受到相邻段引入干扰的影响,本文从理论上分析了分段滑动重构方法的重构性能,并通过仿真验证了该方法的有效性。2.将正交压缩采样模信转换应用于脉冲雷达带通信号采样,提出了一种近似处理方法,实现了雷达基带回波信号的快速重构。正交压缩采样是一种带通型模信转换系统,可以实现带通模拟信号的亚奈奎斯特采样,并能够同时获取带通信号同相和正交分量的压缩测量。本文将正交压缩采样系统应用于雷达中频回波信号采样,在对正交压缩采样系统特性进行分析的基础上,将正交压缩采样测量矩阵近似成带状矩阵。由于近似矩阵与随机解调测量矩阵的结构相类似,因而可以根据正交压缩采样的测量数据,采用分段滑动重构方法实现快速重构。本文从理论上分析了对测量矩阵进行近似的合理性,并通过仿真分析验证了其可行性和有效性。3.将多带正交压缩采样模信转换应用于脉冲雷达多带信号采样,提出了块稀疏分段滑动重构方法,实现了每个子带基带信号的快速重构。多带正交压缩采样是一种多带型模信转换系统,可以实现多带模拟信号的亚Landau率采样,并同时获取每个子带同相和正交分量的压缩测量。本文考虑等带宽多带雷达应用场景,将多带正交压缩采样系统应用于多带雷达信号采样。基于对等带宽多带雷达回波信号的分析,揭示出回波信号的块稀疏性,继而提出采用块稀疏重构模型恢复所有子带回波信号的方法,并发展了块稀疏分段滑动重构方法来实现快速重构。该方法根据分段滑动重构方法的分段方式,将大规模块稀疏重构问题分解成一系列小规模块稀疏重构子问题,通过依次求解每个子问题实现快速重构。数值仿真验证了块稀疏分段滑动重构方法的有效性。4.将分段滑动重构方法应用于压缩采样雷达运动目标回波信号的重构,提出了基于正交投影的加权稀疏分段滑动多脉冲回波快速重构方法。与单脉冲回波不同,运动目标在脉冲积累时间内可能产生跨距离单元现象,使得回波信号表示系数具有稀疏时变性。本文首先采用概率分布模型描述稀疏位置的变化,将多脉冲回波信号重构转化为加权稀疏重构问题;然后根据分段滑动重构思想,提出基于正交投影的加权稀疏分段滑动重构方法来实现快速重构。该方法利用前一个脉冲稀疏位置估计信息,构造相邻段引入干扰的正交补空间,将子段压缩测量投影到构造的正交补空间,有效地抑制了相邻段引入的干扰。数值仿真验证了方法的有效性。