[發明專利]一種基于脈寬捷變的LFM脈沖串信號波形設計方法

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• 申請號: 202110800109.3
• 申請日: 2021-07-13
• 公開（公告）號: CN113640753A
• 公開（公告）日: 2021-11-12
• 發明（設計）人: 范花玉;劉子豪;沙明輝;毛二可;任麗香;孫穎豪
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: G01S7/36
• 分類號: G01S7/36;G01S7/282
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 代麗

本發明公開了一種基于脈寬捷變的LFM脈沖串信號波形設計方法，通過對具有相同帶寬的LFM脈沖串中的不同脈沖設置不同脈寬，使各脈沖信號具有不同的調頻率，降低了各脈沖間的互相關性，從而有效地提升了產生的LFM脈沖串信號的距離選通特性及抗折疊雜波能力，實現了抑制距離模糊對抗折疊雜波的目的。

技術領域

本發明屬于雷達波形設計技術領域，具體涉及一種基于脈寬捷變的LFM脈沖串信號波形設計方法。

背景技術

線性調頻(Linear Frequency Modulation，LFM)信號通過對信號的瞬時頻率進行線性調制從而使信號具有較大的時寬帶寬積，能夠同時滿足雷達探測距離與分辨率的需求。與窄帶、單頻雷達信號相比，線性調頻信號抗多普勒頻移干擾的能力較強，且信號本身的重要參數都包含目標的位置信息，非常適于定位。基于上述優點，LFM脈沖串信號在早期PD雷達中應用十分廣泛，在后續的研究中，也常常與其他類型的調制方式相結合，產生出滿足更高要求的PD雷達信號，如：調頻頻率步進信號、線性調頻二相編碼復合調制信號等。但是，由于傳統PD雷達系統中脈沖重復時間(Pulse Repetition Time，PRT)、載頻、各脈沖脈內調制等參數均為固定值，這使得回波沿距離維周期性地出現，即產生了距離模糊。此外，從雜波的角度看，與目標回波一樣，雜波回波將以PRT為單位，產生周期性的折疊，即雜波折疊現象。對于雜波功率較強，雜波覆蓋距離較遠的場景，折疊的雜波會顯著抬升雜波基底，影響目標的檢測。

目前通常采用設計波形捷變(Waveform Agility)系統解決上述問題，波形捷變系統的原理如圖2所示，該系統通過在一個相參處理周期(Coherent Processing Interval，CPI)內，發射多個不同的脈沖或脈沖組，并在接收端構造與發射脈沖相對應的接收濾波器，從而使各回波脈沖只能通過與之相對應的接收濾波器，接收系統每次只選定一個PRT范圍內的目標進行觀測，范圍之外的目標回波將無法通過接收濾波器組，因此無法實現能量的積累，從而有效抑制距離模糊對抗折疊雜波，這一特性也稱為波形捷變PD雷達的距離選通特性。

然而，雖然波形捷變PD雷達系統中廣為采用的編碼信號具有波形產生靈活、數量眾多、形式多樣的優點，但是這種信號頻譜帶寬外散布的能量較大，容易失真，且在抑制距離副瓣調制(Range-Side-lobe Modulation，RSM)效應時，由于頻譜起伏較大會使失配濾波器非常敏感。因此，在選用此類編碼信號的同時，還需要采用更復雜的方法來解決其信號自身存在的問題，為工程實現增加了難度。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種基于脈寬捷變的LFM脈沖串信號波形設計方法，能夠生成具有較強距離選通特性及抗折疊雜波能力的LFM脈沖串信號。

本發明提供的一種基于脈寬捷變的LFM脈沖串信號波形設計方法，包括如下步驟：

步驟1、確定待產生LFM脈沖串信號的參數，所述參數包括脈沖重復時間、脈寬T_p及帶寬B；根據所述脈沖重復時間確定所述待產生LFM脈沖串信號的脈寬捷變范圍，在所述脈寬捷變范圍內產生M種具有不同參數的LFM信號；

步驟2、定義任意兩個脈寬捷變LFM信號間的二維互模糊函數為公式(1)所示：

其中，u(t)與v(t)均為脈寬捷變的LFM信號，f_d為多普勒頻移量，τ為時移量，t為時間軸，()^*為取共軛計算；

將所述步驟1中產生的M種LFM信號代入公式(1)，即可得到M²個二維互模糊函數，取二維互模糊函數模值的最大值構建二維互模糊函數矩陣CAM_M×M；

步驟3、基于所述步驟2構建的二維互模糊函數矩陣CAM_M×M，采用動態規劃算法產生長度為N的基于脈寬捷變的LFM脈沖串作為所述待產生LFM脈沖串信號。