[發明專利]提高目標信噪比的超寬帶雷達等效采樣方法

有效

• 申請號: 201611121175.3
• 申請日: 2016-12-08
• 公開（公告）號: CN106526567B
• 公開（公告）日: 2020-01-03
• 發明（設計）人: 朱國富;雷鵬正
• 申請（專利權）人: 湖南太康電子信息技術有限公司
• 主分類號: G01S7/41
• 分類號: G01S7/41
• 代理公司: 11429 北京中濟緯天專利代理有限公司
• 代理人: 陸薇薇

本發明提供了一種提高目標信噪比(Signal Noise Ratio，SNR)的超寬帶雷達等效采樣方法，該方法包括以下步驟：首先在距離向處的第一個數字樣本的采樣時刻t_acq對M₁個連續周期回波進行采樣，并對得到的M₁個采樣點進行累加。其次，在采樣時刻t_acq+(n?1)Δt對M_n個連續周期回波進行采樣，并對得到的M_n個采樣點進行累加。最后，令n＝n+1并重復上一步驟直至雷達探測范圍內樣本采樣結束后，將N+1個累加后的采樣點按照順序進行組合即可重構出一個周期的信號波形。本發明所提方法在順序等效采樣過程中對不同距離向處的回波進行不同脈沖數目的積累以提高SNR，而后重構出一個周期的信號波形，從而使得給定目標在所有距離向處的SNR近似相同，達到補償信號傳播損失的目的。

技術領域

本發明涉及超寬帶成像雷達領域，具體涉及一種使得所有距離向處回波SNR(Signal Noise Ratio，信噪比)得到提高并保持一致的超寬帶雷達等效采樣方法。

背景技術

超寬帶脈沖具有穿透性好、分辨率高、多徑雜波抑制能力強等優點，在成像雷達中具有廣泛的應用。然而，為了采樣接收超寬帶脈沖回波信號、并在雷達探測距離范圍內獲得高質量的圖像，主要面臨兩個難點：

一、超寬帶脈沖回波的采樣接收

超寬帶脈沖是無載波的時域窄脈沖信號，其頻譜范圍很寬，若對其進行實時采樣，過高的采樣頻率將使得工程實現難度和成本都很高。因此當前在超寬帶雷達系統中等效時間采樣方法得到普遍使用，極大地降低了超寬帶脈沖信號的采樣難度和實現成本。

等效時間采樣簡稱等效采樣，是指對周期性信號的多個周期進行慢速連續采樣，然后將這些低采樣率的樣本按照與觸發信號的時間關系進行重組以獲得一個周期的高速采樣，從而真實重構出原始信號波形的采樣方法。作為等效采樣的種類之一，順序等效采樣是指其每次采樣都由某一觸發信號來啟動，一旦檢測到觸發信號，采樣器會在一個短時間窗內完成采樣，當下一次觸發信號到來時，系統會給采樣微小的延時增量，之后再進行另一次采樣，如此重復多次，后續的采樣點均比前一次采樣點有一個微小的時延增量，直至遍歷整個采樣時間窗，數據采集結束后將采集點按照順序進行組合即可重構出信號波形，原理示意圖如圖1所示。圖1中曲線代表雷達脈沖回波波形。

二、脈沖回波信號SNR的改善

為了在雷達探測距離范圍內獲得高質量的圖像，需要改善所有距離向處回波信號的SNR。由文獻“丁鷺飛，耿富錄編著，雷達原理，西安電子科技大學出版社，2002，pp.128-132”可知，通常采用的處理方式是對一定時間范圍內的多個脈沖回波進行相加積累，使得SNR的改善達到原來的M倍，其中M為積累脈沖的個數。然而這種常規脈沖積累方法會導致近距離目標回波SNR高，而遠距離SNR低，無法補償信號傳播損失，從而當雷達接收機動態范圍有限時，遠距離目標回波質量很差，無法保證雷達在所有探測距離范圍內的成像質量。

發明內容

本發明提供了一種提高目標信噪比的超寬帶雷達等效采樣方法，該方法解決了現有用于提高雷達目標SNR方法中存在的當雷達接收機動態范圍有限時，遠距離目標回波質量很差，無法保證雷達在所有探測距離范圍內的成像質量技術問題。

針對常規脈沖積累方法存在的不足，本發明提供的方法結合順序等效采樣方法，基于目標距離對脈沖回波積累數進行配置，并在順序等效采樣過程中實現脈沖積累以提高SNR，從而使得給定目標在所有距離向處的SNR近似相同，達到補償信號傳播損失的目的。保證了雷達在所有探測距離范圍內的成像質量。

本發明提供了一種提高目標信噪比的超寬帶雷達等效采樣方法，包括以下步驟：