[發明專利]雙周期夾斷式偽隨機碼的波形設計和對回波的信號處理方法

有效

• 申請號: 201210545731.5
• 申請日: 2012-12-17
• 公開（公告）號: CN103064065A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 唐堯;杜自成;王偉;段芳芳;牟聰
• 申請（專利權）人: 西安電子工程研究所
• 主分類號: G01S7/02
• 分類號: G01S7/02;G01S7/41
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 王鮮凱

技術領域

本發明屬于雷達（或其同類的主動發射式傳感器）波形設計及其信號處理領域，具體涉及一種雙周期夾斷式偽隨機碼的波形設計和對回波的信號處理方法。

背景技術

傳統雷達按發射波形的時間周期可分為：連續波雷達和脈沖式雷達。連續波雷達在發射電磁波的同時，接收機接收回波信號并進行信號處理。脈沖式雷達在發射電磁波時，雷達接收機關閉，發射周期結束后再進行回波信號的采集。

連續波雷達的優點是雷達距離盲區短，但其存在收發泄露的問題。發射信號泄露到接收機容易造成接收機或A/D采樣器的飽和，因此需要收發隔離技術保障系統的正常工作，而高隔離度的天線、接收機設計是非常困難的。

脈沖式雷達具有收發分時的優點，但是長的發射時寬會帶來大的距離盲區，短的發射時寬會降低匹配濾波后目標的信噪比以至于無法檢測到目標。為了兼顧短的距離盲區和大的信噪比就需要提高雷達的發射功率，過大的發射機功率對系統供電、散熱和器件耐高功率所提出的要求是很難滿足的。

基于此谷學敏于1995年在《準連續波新體制雷達》一文中提出了準連續波概念，利用最大熵外推法估計距離盲區的目標回波。該算法雖在學術界得到一定的演化和推進，但對于大距離盲區利用該方法仍無法有效推得真實的目標回波，另外最大熵外推法在硬件實現上也較為困難。南京理工大學、南京電子技術研究所等科研單位針對隨機信號準連續波的研究先后發表過多篇論文，但論述角度偏向于原理闡釋，沒有將理論完善到工程實際階段。

發明內容

要解決的技術問題

為了避免現有技術的不足之處，本發明提出一種雙周期夾斷式偽隨機碼的波形設計和對回波的信號處理方法，解決連續波雷達的收發泄露問題，以及脈沖雷達的大距離盲區問題。

技術方案

一種雙周期夾斷式偽隨機碼的波形設計和對回波的信號處理方法，其特征在于步驟如下：

步驟1：計算雷達的發射信號時寬

其中：P為發射機功率，Gt為發射天線增益，Gr為接收天線增益，λ為電磁波波長，σ為目標有效反射面積，R_max為雷達最遠作用距離，k為波爾茲曼常數，T₀為接收系統等效噪聲溫度，F_n為系統噪聲系數，D為檢測因子，L為系統損耗；

步驟2：根據距離分辨率確定隨機碼的碼字時寬其中ΔR為距離分辨率，C為光速（例如要求的雷達距離分辨率為0.3m，則T_C=2ns）；

根據發射總時寬T_W和碼字時寬T_C確定總的發射碼位數N=round(T_W/T_C)，其中round為取整符號，以最接近N的偽隨機碼位數M=2ⁿ-1，確定延時線位數n，繼而獲得需要發射的偽隨機碼；

根據系統要求的距離盲區R_B，確定波形夾斷后的子碼時寬

步驟3：發射由步驟1和步驟2確定的脈沖串波形，對接收的回波信號進行A/D采樣得到離散的數字信號，按離散的距離單元進行解擴頻處理，在目標所在距離單元得到單頻脈沖串信號：

R_dis(n)=R_eco(n)*R_match，

其中R_dis(n)表示第n個距離單元解擴后的輸出信號，R_eco(n)為第n個距離單元對應的回波信號，R_match是副本信號，它是發射信號的共軛形式；

步驟4：對單頻脈沖串信號確定其匹配段時寬T_PW=1/2f_d，其中f_d=2V/λ,V為目標徑向速度，λ為雷達波長；

步驟5：根據匹配段時寬對接收信號進行分段，對每段信號進行匹配濾波，對段匹配濾波結果進行FFT處理，得到目標速度；

步驟6：利用CFAR恒虛警技術依次在目標速度維和距離維檢測目標；

步驟7：根據雷達發射脈沖串的周期性盲區特性，確定第2組脈沖串的波形參數以覆蓋第1組的盲區，并重復步驟3~步驟6進行目標檢測；

步驟8：將第1組和第2組脈沖串獲取的目標數據進行合并，實現探測距離的相互彌補，獲得雷達全作用距離范圍內的目標距離及速度信息。

有益效果