[發(fā)明專利]基于測量和通信功能一體化的脈沖雷達(dá)信號處理方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210693472.4
• 申請日: 2022-06-17
• 公開（公告）號: CN115061092A
• 公開（公告）日: 2022-09-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳華
• 申請（專利權(quán)）人: 陜西長嶺電子科技有限責(zé)任公司
• 主分類號: G01S7/28
• 分類號: G01S7/28;G01S7/35;G01S13/08;G01S13/58;G01S13/92
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心 61205
• 代理人: 王品華

1.一種基于測量和通信功能一體化的脈沖雷達(dá)的信號處理方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)雷達(dá)在發(fā)射端每周期發(fā)射一個格式依次為脈沖壓縮信號、數(shù)據(jù)起始標(biāo)志、N位數(shù)據(jù)的射頻脈沖信號RF(t)，在接收端接收回波信號RF(t)'并將其下變頻為中頻信號IF(t)，其中，脈沖壓縮信號采用相位編碼信號，數(shù)據(jù)起始標(biāo)志采用二進(jìn)制01,數(shù)據(jù)起始標(biāo)志及N位數(shù)據(jù)均采用BPSK調(diào)相；

(2)在接收端對中頻信號IF(t)進(jìn)行頻率為f_S的A/D采樣，得到中頻信號的數(shù)字信號：其中，f_S＝4×f_I，f_I是中頻信號頻率，f_Δ是多普勒頻移；θ代表二相調(diào)制，取值為0或π；是接收信號與發(fā)射信號之間的相位差，范圍為0～2π；采樣間隔n＝t×f_S；

(3)通過輸出頻率為f_I-f_P的數(shù)控振蕩器NCO生成余弦信號為cos2π(f_I-f_P)n、正弦信號為sin2π(f_I-f_P)n的一對初始正交信號，f_P為中頻頻率偏移量；

(4)將步驟(2)中的數(shù)字信號IF(n)分別與步驟(3)中的余弦信號cos2π(f_I-f_P)n、正弦信號sin2π(f_I-f_P)n進(jìn)行正交變換，并分別進(jìn)行低通濾波，生成I、Q兩路信號：

式中f_Δ+f_P為頻差；

(5)對I路信號、Q路信號執(zhí)行四路并行的加減運(yùn)算，分別得到I+Q、I-Q、(-I)+(-Q)、Q-I四路運(yùn)算結(jié)果，分別取這四路運(yùn)算結(jié)果的符號位，得到四個中間信號，即第一中間信號FLAG1、第二中間信號FLAG2、第三中間信號FLAG3、第四中間信號FLAG4；

(6)分別取步驟(4)中I路信號、Q路信號的符號位，得到一對初始中間信號I_FG、Q_FG，將初始中間信號I_FG和Q_FG相乘得到頻差f_Δ+f_P的二倍頻信號f_2D：

(7)用數(shù)字分頻器對頻差的二倍頻信號f_2D進(jìn)行分頻，得到頻差的正弦信號AS₂和頻差的余弦信號AS₁：

(8)構(gòu)建一個查找表，此查找表有2個地址輸入端，2個數(shù)值輸出端，內(nèi)部存儲有高位SE₁和低位SE₀這2bit數(shù)值；

(9)將步驟(7)中的AS₂、AS₁作為查找表的地址輸入，地址輸入高位AS₂，低位為AS₁，查找表的數(shù)值輸出連接到四選一選擇器的地址輸入，將步驟(5)中得到的第一中間信號FLAG1、第二中間信號FLAG2、第三中間信號FLAG3、第四中間信號FLAG4作為四選一選擇器的數(shù)據(jù)輸入；

(10)由步驟(7)中的頻差信號相位所處的象限決定步驟(8)中的查找表輸入地址AS₂ AS₁的值，進(jìn)而選擇不同的內(nèi)部預(yù)置數(shù)值SE₁ SE₀；

(11)根據(jù)查找表輸出的內(nèi)部預(yù)置數(shù)值SE₁ SE₀，四選一選擇器輸出相應(yīng)的中間信號得到基帶信號JD；

(12)使用一個匹配濾波器，對步驟(11)中得到的基帶信號JD執(zhí)行匹配濾波，得到脈沖壓縮峰peak；

(13)檢測脈沖壓縮峰peak是否有效：

若脈沖壓縮峰peak小于設(shè)定的閾值，則脈沖壓縮峰peak無效，不作任何操作；

若脈沖壓縮峰peak大于設(shè)定的閾值，則脈沖壓縮峰peak有效，則執(zhí)行(14)；

(14)用脈沖壓縮峰peak分別完成脈沖雷達(dá)的測距、測速和數(shù)據(jù)通信：

(14a)獲取脈沖壓縮峰peak與發(fā)射信號發(fā)出之間的時間差,計算目標(biāo)與雷達(dá)之間的距離，完成脈沖雷達(dá)的測距；

(14b)尋找數(shù)據(jù)起始標(biāo)志，根據(jù)數(shù)據(jù)起始標(biāo)志解調(diào)步驟(11)中得到的基帶信號JD，完成脈沖雷達(dá)數(shù)據(jù)通信的信號處理；

(14c)檢測頻差f_Δ+f_P的二倍頻信號f_2D的跳變沿，并通過采樣時鐘對兩個相鄰且相同的跳變沿進(jìn)行計數(shù)，計算目標(biāo)速度υ，完成脈沖雷達(dá)的測速。