[發明專利]偽隨機序列在探地雷達應用中回波數據預處理方法

無效

• 申請號: 200810227477.8
• 申請日: 2008-11-26
• 公開（公告）號: CN101738602A
• 公開（公告）日: 2010-06-16
• 發明（設計）人: 張群英;方廣有;尹肖飛
• 申請（專利權）人: 中國科學院電子學研究所
• 主分類號: G01S7/32
• 分類號: G01S7/32
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 周國城

技術領域

本發明涉及超寬帶微波探測技術領域偽隨機序列在探地雷達應用中 回波數據預處理方法，特別是一種對超長偽隨機序列發射、接收以及回波 數據預處理的方法。

背景技術

根據雷達分辨理論，為了提高探地雷達的測距精度和距離分辨力，要 求信號具有大的帶寬。為了提高探地雷達的探測深度，要求信號具有大的 能量。在系統的發射和饋電設備峰值功率受限的情況下，大的信號能量只 能靠增加信號的時寬來得到。所以，為了提高探地雷達的探地深度、測量 精度和分辨能力，要求信號具有大的帶寬、時寬、能量乘積。單載頻脈沖 信號的時寬和帶寬乘積接近于1，大的時寬和帶寬不可兼得，因此需要采 用具有大時寬帶寬積的脈沖壓縮信號。

偽隨機序列是脈沖壓縮信號的一種，是將寬度為T的長脈沖分成N個 寬度為τ的子脈沖。子脈沖的相位可以有多種調制方法，如果相位的取值 只限于取0、π兩個數值，則稱此編碼信號為二相編碼信號。如果相位的 取值可以取兩個以上的數值。則稱多相編碼信號。這種信號的主要特點是： 模糊函數大多呈近似圖釘型，尖峰周圍有均勻的非零基臺；帶寬為子碼元 時寬τ的倒數，時寬帶寬乘積為碼長N；當碼長N遠大于1時，自相關函 數的峰值主旁瓣比趨近于。所以采用長的偽隨機序列，在不降低分辨 率的情況下就能得到大的時寬帶寬積的脈沖壓縮信號，可以提高發射功 率，提高系統動態范圍，增大探地雷達的探測距離。

偽隨機序列要調制到一定的載波頻率上發射，因為電磁波在地表下傳 輸會有能量損耗，并且損耗與電磁波的頻率成正比。在探地雷達中，為了 獲得大的探測深度，一般在分辨率滿足要求的情況下，盡可能選擇低的工 作頻率。

探地雷達的工作流程一般是按照脈沖工作的，即發射信號以脈沖形式 發射，發射和接收交替進行，在發射時間T_t內，接收機由于直達波的影響 以及出于安全考慮而選擇不接收，因此如果發射T_t持續時間較長，則對應 的雷達的作用盲區越大。

由上述闡述可知，為了達到很深的探測距離，需要發射很長的偽隨機 序列，并且采用較低的載頻，但因此會帶來很大的雷達工作盲區，甚至于 無法實現。

發明內容

針對上述問題，本發明人提出一種可以采用超長的偽隨機序列，并且 不增大探地雷達的工作盲區的處理方法。本發明的主要目的在于：提出一 種在改變目前探地雷達工作流程的基礎上，對回波數據的預處理方法，將 超長偽隨機序列應用于探地雷達，擴大探地雷達的系統動態范圍、提高探 地雷達的探測深度，并且不以提高雷達的峰值功率和增大雷達的工作盲區 為代價。

本發明的目的是由以下技術途徑實現的：

一種偽隨機序列在探地雷達應用中回波數據預處理方法，其特征在 于，包括：

步驟A)序列分組，將長度為N的偽隨機序列分成m組長度為n的子 序列(N、m、n為整數)，偽隨機序列的長度時指偽隨機系列所包含的子 碼個數；

步驟B)分組發射，每個脈沖重復周期發射一組包含n個子碼的子序 列，m個脈沖重復周期完成一個長偽隨機序列的發射；(因為步驟A)中共 有m組子序列，一個脈沖重復周期只發射一組，所以需要m個脈沖重復周 期，此處m與步驟A)中的m相同，表示同樣大小的一個數)

步驟C)回波數據預處理，對回波數據進行預處理，獲得用于成像處 理的完整的回波數據。

所述的處理方法，其所述步驟A)序列分組，包括：

步驟A1：根據雷達系統對工作盲區的要求，確定最大發射脈沖寬度 T_t；

步驟A2：最大發射脈沖寬度T_t除以每個子碼調制的載波周期數n1與 載波周期τ_c的積，獲得最大發射脈沖寬度包含的子碼個數n；

步驟A3：長偽隨機序列長度N除以每個子序列長度n，獲得發射完 一個長度為N的偽隨機序列需要的脈沖重復周期個數m。

所述的處理方法，其所述步驟B)分組發射，是在雷達控制單元控制下， 從第一組子碼序列開始依次發射長度為n的子碼序列，m個脈沖重復周期 之后，再從第一組子碼序列開始循環發射。

所述的處理方法，其所述步驟C)回波數據預處理，包括：