[發(fā)明專利]一種超寬帶多目標(biāo)的探測(cè)方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010749518.0
• 申請(qǐng)日: 2020-07-30
• 公開（公告）號(hào): CN111751799A
• 公開（公告）日: 2020-10-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 賽景波;張昕;申朝維
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01S7/41
• 分類號(hào): G01S7/41
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明涉及一種chirp子脈沖頻率步進(jìn)信號(hào)合成超寬帶獲得目標(biāo)距離速度的信號(hào)處理方法，包括對(duì)超寬帶的時(shí)域合成及合成后的距離速度求解方法；硬件平臺(tái)采用自主研發(fā)的雷達(dá)前端，其中包括LMX2594頻率合成器，本發(fā)明算法將相參混頻后的回波信號(hào)不進(jìn)行脈沖壓縮，而是將各個(gè)子脈沖進(jìn)行相應(yīng)的時(shí)域移動(dòng)后，在時(shí)間軸上拼接，該方法可有效解決目標(biāo)各散射點(diǎn)信噪比分布不均的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及雷達(dá)信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及合成超寬帶以提高厘米波雷達(dá)分辨力目標(biāo)探測(cè)的方法，具體涉及一種chirp子脈沖頻率步進(jìn)信號(hào)合成超寬帶獲得目標(biāo)距離速度的信號(hào)處理方法。

背景技術(shù)

步進(jìn)頻信號(hào)是通過發(fā)射一組載頻按規(guī)定步長(zhǎng)變化的脈沖序列，通過數(shù)個(gè)窄帶脈沖合成超寬帶信號(hào)，通過時(shí)間換取大的帶寬，最后通過信號(hào)處理綜合形成高分辨率的二維像。chirp子脈沖頻率步進(jìn)信號(hào)的不同之處就在于將chirp信號(hào)作為步進(jìn)頻率的子脈沖，這種信號(hào)在保持步進(jìn)頻信號(hào)的發(fā)射能量和總帶寬不變的情況下提高了數(shù)據(jù)利用率，而且這種信號(hào)降低了對(duì)系統(tǒng)瞬時(shí)帶寬的要求。chirp子脈沖頻率步進(jìn)信號(hào)具有許多優(yōu)于線性調(diào)頻和頻率步進(jìn)信號(hào)的優(yōu)點(diǎn),但這是以增加信號(hào)處理的復(fù)雜程度為代價(jià)的,它既要像線性調(diào)頻信號(hào)那樣進(jìn)行子脈沖的脈沖壓縮,又要像頻率步進(jìn)信號(hào)那樣進(jìn)行逆傅里葉變換處理。由于線性調(diào)頻子脈沖在脈壓后包絡(luò)為sinc函數(shù),因此當(dāng)一個(gè)距離單元內(nèi)存在多個(gè)散射點(diǎn)時(shí),采樣輸出不是各散射點(diǎn)回波的等權(quán)相加,而是存在包絡(luò)函數(shù)的影響,這就使得每一個(gè)距離單元內(nèi)只有一個(gè)散射點(diǎn)的回波獲得最大信噪比,其余各散射點(diǎn)回波的信噪比都有所損失。而且，由于包絡(luò)的影響較大的散射點(diǎn)能量還會(huì)泄露到鄰近單元內(nèi)，造成“鬼影”。

基于以上的問題，提出了一種方法，將相參混頻后的回波信號(hào)不進(jìn)行脈沖壓縮，而是將各個(gè)子脈沖進(jìn)行相應(yīng)的時(shí)域移動(dòng)后，在時(shí)間軸上進(jìn)行拼接以此構(gòu)成一個(gè)時(shí)寬帶寬均為子脈沖之和的線性調(diào)頻信號(hào)，通過合成多個(gè)這樣的全帶寬信號(hào)構(gòu)成信號(hào)復(fù)幀，通過單個(gè)大帶寬線性調(diào)頻信號(hào)內(nèi)的一維傅里葉變換獲得距離維信息，通過幀間傅里葉變換獲得速度維信息，該方法有效的解決了上述問題。

發(fā)明內(nèi)容

一種基于chirp子脈沖頻率步進(jìn)信號(hào)合成多個(gè)大帶寬調(diào)頻脈沖信號(hào)并組合形成復(fù)合幀分別在幀間脈沖內(nèi)進(jìn)行信號(hào)處理以實(shí)現(xiàn)求解目標(biāo)一維距離像、提高雷達(dá)距離分辨率的方法，該方法旨在合成超寬帶調(diào)頻脈沖以提高距離分辨率并且能夠去除脈沖壓縮方法會(huì)導(dǎo)致的包絡(luò)展寬和“鬼影”現(xiàn)象。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：主要采用的硬件平臺(tái)為自主研發(fā)的雷達(dá)前端其中的頻率合成器為L(zhǎng)MX2594，LMX2594是一款高性能、寬頻帶合成器，無需內(nèi)部倍頻器就能產(chǎn)生10MHz到15MHz的任何頻率，因此無需使用諧波濾波器，快速校準(zhǔn)算法允許改變頻率快于20μs。射頻收發(fā)系統(tǒng)由發(fā)射鏈路和接收鏈路組成。發(fā)射鏈路首先由頻率合成器輸出信號(hào)，經(jīng)過數(shù)字可變?cè)鲆娣糯笃骱筝斎氲焦β史糯笃?，功率放大器?jīng)過放大后輸入到發(fā)射天線；接收鏈路是零中頻接收機(jī)方案，接收天線接收到回波信號(hào)由兩級(jí)低噪聲放大器放大后輸入到混頻器，混頻器將放大器輸出的射頻信號(hào)和頻率合成器輸出的本振信號(hào)混頻后得到兩路中頻信號(hào)，兩路中頻信號(hào)經(jīng)過帶通濾波器濾除帶外信號(hào)，再經(jīng)過中頻放大電路放大后達(dá)到AD采集的要求。

整個(gè)子脈沖合成大帶寬調(diào)頻脈沖及目標(biāo)距離和速度求解過程是：先將子脈沖串中各個(gè)子脈沖進(jìn)行時(shí)域搬移，上采樣之后在時(shí)域進(jìn)行拼接疊加，合成全帶寬信號(hào)，通過對(duì)合成后的大帶寬調(diào)頻脈沖信號(hào)做一維傅里葉變換求得目標(biāo)的距離像，將多個(gè)合成的全帶寬信號(hào)構(gòu)成雷達(dá)信號(hào)復(fù)幀，通過對(duì)幀間傅里葉變換的求解，獲得目標(biāo)速度信息。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的算法包括以下步驟：

(1)對(duì)相參混頻后的信號(hào)進(jìn)行過采樣，與相應(yīng)的寬帶寬脈沖相比，窄帶寬脈沖自然以較低的速率采樣，為了保證窄帶合成的寬帶信號(hào)不失真，需要對(duì)其進(jìn)行過采樣處理，然后將子脈沖進(jìn)行時(shí)移。

(2)將時(shí)移后的子脈沖進(jìn)行時(shí)移后拼接，時(shí)移的大小根據(jù)每個(gè)小脈沖帶寬及調(diào)頻率計(jì)算可得1≤i≤N，其中i為第幾個(gè)子脈沖，N為子脈沖個(gè)數(shù)，f_step為步進(jìn)頻率。