[發(fā)明專利]基于測量和通信功能一體化的脈沖雷達信號處理方法

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

本發(fā)明公開了一種基于測量和通信功能一體化的脈沖雷達信號處理方法，主要解決現(xiàn)有技術(shù)中雷達無通信功能，并因多普勒頻率造成的測距不準確、測速耗時長的問題。其方案是：設(shè)定雷達的發(fā)射信號，在接收端接收發(fā)射信號的回波信號并進行預(yù)處理，得到頻差的二倍頻、正弦、余弦信號和4個中間信號；根據(jù)頻差正、余弦信號的相位所處的象限，選擇相應(yīng)的中間信號作為基帶信號；由頻差二倍頻信號的不同沿跳變解調(diào)基帶信號，實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信；對頻差二倍頻信號f_2D的兩個相鄰且相同的跳變沿進行計數(shù)，由此計算目標速度υ；對基帶信號進行脈沖壓縮得到脈沖壓縮峰，由此計算目標距離。本發(fā)明避免了脈沖雷達的盲速，提高了測距精度，可用于雷達探測、通信導(dǎo)航。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于信號處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種脈沖雷達信號處理方法，可用于雷達探測、通信導(dǎo)航。

背景技術(shù)

雷達采用脈沖壓縮信號可同時獲得遠的作用距離及高的距離分辨率，脈沖壓縮信號主要有線性調(diào)頻信號、非線性調(diào)頻信號、相位編碼脈沖信號。其中，線性、非線性調(diào)頻信號的優(yōu)點是對于多普勒頻移的適應(yīng)范圍較寬，缺點是目標運動使回波信號增加了多普勒頻移，多普勒頻移越大，脈沖壓縮峰的時延越大，從而影響測距精度。相位編碼信號的優(yōu)點是距離分辨率高、抗干擾能力強，能區(qū)分多目標的地址身份，缺點是對多普勒頻移敏感，當(dāng)多普勒頻移加大時，其脈沖壓縮峰幅值會降低甚至消失。

雷達測量包括測距和測速，雷達進行測速時，脈沖雷達按照重復(fù)周期發(fā)射脈沖形式的射頻信號，每周期發(fā)射一個脈沖信號，接收目標反射來的回波信號，雷達在接收端將回波信號與自身產(chǎn)生的本振信號混頻，將其從射頻信號下變頻為中頻信號，然后將中頻信號進行A/D采樣，然后進行數(shù)字下變頻把中頻信號變?yōu)榛鶐盘枺詈髮鶐盘栠M行信號處理，獲得脈沖壓縮峰；因雷達與目標的相對運動，使得接收到的回波信號附加了多普勒頻移，雷達測量得到多普勒頻移值f_Δ，再根據(jù)多普勒頻移f_Δ與目標速度υ的關(guān)系公式υ＝(f_Δ×c)÷(2×f₀)得知目標速度，f₀為發(fā)射端的射頻信號頻率，c為光速，由此可以看出，測速即測頻。

雷達進行測距時，用大的發(fā)射能量發(fā)射寬脈沖信號以達到遠的作用距離，確保雷達有足夠的探測威力；發(fā)射信號采用相位編碼形式的脈沖壓縮信號，在發(fā)射端用偽隨機序列碼對發(fā)射信號的單個脈沖進行相位編碼，在接收端對接收的回波寬脈沖信號進行脈沖壓縮處理得到窄脈沖，這個窄脈沖被稱作脈沖壓縮峰；雷達依據(jù)接收信號與發(fā)射信號之間的時間差τ進行測距，這個時間差τ由雷達測量得到脈沖壓縮峰與發(fā)射信號之間的時間差，減去信號處理時間等固定的時間開銷得到，再根據(jù)距離公式R＝(c×τ)÷2得到目標距離R。

由于脈沖雷達存在測速模糊問題，稱作盲速，現(xiàn)有的測速方法采用“參差”措施來解決，雷達采用兩個以上的不同重復(fù)頻率交替工作，稱作參差重復(fù)頻率，負作用是帶來了不能消除遠區(qū)雜波的二次回波，速度范圍內(nèi)響應(yīng)的時間延長、運算步驟增多及處理難度增加等技術(shù)問題，因此在工程實現(xiàn)中，通常采取“組參差”的措施應(yīng)對盲速問題，雷達為得到1個有效的速度信息需要連續(xù)發(fā)射3個脈組，每個脈組里有m個連續(xù)脈沖，同一個脈組內(nèi)的脈沖的重復(fù)頻率相同，不同脈組之間的重復(fù)頻率參差不同，例如在運動目標檢測MTD處理時，由m個相鄰且部分重疊的多普勒濾波器，構(gòu)成多普勒濾波器組來處理m個連續(xù)脈沖，多普勒濾波器組覆蓋了目標多普勒頻移的全部范圍，能檢測到隱藏在氣象雜波里的運動目標并能消除雜波的二次回波，但是速度響應(yīng)時間耗時更多。

現(xiàn)有的脈沖雷達通過測量得到的目標距離、速度等數(shù)據(jù)信息，被自身使用或者被相連的數(shù)據(jù)接口傳遞給后級系統(tǒng)使用，脈沖雷達自身不具有數(shù)據(jù)鏈通信功能。

現(xiàn)有的脈沖雷達通常采用線性調(diào)頻信號或者相位編碼信號進行測距，采取“組參差”的措施解決測速中出現(xiàn)的盲速問題，其實現(xiàn)存在以下兩方面的問題：

一、硬件資源多、運算步驟多、測速耗時長。