基于最大值的頻率步進雷達信號目標(biāo)抽取方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于雷達信號目標(biāo)抽取方法，具體涉及一種基于最大值的頻率步進雷達信 號目標(biāo)抽取方法，用于去除頻率步進信號IFFT距離細(xì)化后所表示的距離范圍與當(dāng)前回波 采樣值所表示的距離范圍之間的距離失配冗余，以及過采樣冗余。
【背景技術(shù)】
[0002] 步進頻率信號是一種重要的距離高分辨率雷達信號，它采用發(fā)射一串載頻線性跳 變的雷達脈沖，再通過對脈沖回波的IFFT處理來獲得合成距離高分辨的效果。頻率步進信 號是合成寬帶信號，它將寬帶信號在頻域分解成多個窄帶信號，通過多個窄帶信號的收發(fā) 來獲取合成的寬帶信息。步進頻率信號發(fā)射和接收的脈沖信號均為窄帶信號，并且步進頻 率信號可以在獲得高分率的同時降低對數(shù)字信號處理機的瞬時帶寬的要求，系統(tǒng)易于工程 實現(xiàn)。
[0003] 在步進頻率雷達體制中，目標(biāo)冗余是一個特殊的問題。因此需要采用目標(biāo)抽取方 法來消除目標(biāo)冗余。目標(biāo)冗余是指IFFT細(xì)化后的距離范圍與當(dāng)前回波采樣值所表示的距 離范圍不是簡單的一一對應(yīng)關(guān)系，有一些多余的信息。要得到真實的距離信息，就必須精 確地按照一定的順序，從所有采樣點的IFFT結(jié)果中選取某些點，去掉冗余信息，組成完 備的一維距離像，這就是步進頻率雷達的目標(biāo)抽取方法。對于一個實用的步進頻率體制距 離高分辨雷達系統(tǒng)而言，在處理機中采用目標(biāo)抽取方法從而獲得完備的一維距離像是必須 的。
[0004] 冗余分為兩種：距離失配冗余和過采樣冗余。其中距離失配冗余與單個脈沖距離 分辨率rT，單點不模糊距離ri有關(guān)，而過采樣冗余主要由單個脈沖距離分辨率rT，單個脈沖 距離精度匕決定。
[0005] 1、距離失配冗余：
[0006] 發(fā)射脈寬T決定了單脈沖距離分辨率rT =CT/2,其中C為光速（后同）。而頻 率步進階梯Af(后同）決定了單點不模糊距離1^=C/(2Af)，其比值為r7；^=tAf。 通常步進頻率信號需要滿足條件：tAf< 1，它表示細(xì)化后的距離范圍大于當(dāng)前回波所代 表的距離范圍，所以細(xì)化后的一維距離像會有ri_rT的區(qū)域無效（即冗余），此時的細(xì)化結(jié) 果包含了全部目標(biāo)的信息，但是由于距離失配，目標(biāo)會發(fā)生距離走動，造成測距不準(zhǔn)，必須 通過去冗余方法獲得真實的距離。
[0007] 圖1是上述情況下3組相鄰采樣點IFFT后的結(jié)果示意圖。其中空白區(qū)域代表有 效清晰區(qū)，無框區(qū)域代表無效區(qū)。由圖1可以看出，每組采樣點的IFFT結(jié)果有h-匕的混 疊區(qū)域，在混疊區(qū)內(nèi)無法判斷目標(biāo)的真實位置。但由于^〉！* T，折疊后的數(shù)據(jù)不會覆蓋到 清晰區(qū)，所以無混疊現(xiàn)象。但是，如果將圖1中的IFFT結(jié)果簡單續(xù)接，仍然無法獲得目標(biāo)的 真實距離。必須采用合適的去冗余方法，從每組IFFT結(jié)果中精確的提取出一部分，即將圖 1中的1、2、3、4提取出來續(xù)接獲得真實的一維距離像。
[0008] 2、過采樣冗余：理論上，Ts只要等于發(fā)射脈寬，就可以獲得全程的一維距離像，在 實際系統(tǒng)中，由于回波的展寬和發(fā)散，使得采樣點沒有采到回波的最大值，造成幅度損失。 所以通常會使Ts<T/3,從而降低采樣損失。但提高1\會使同一個點目標(biāo)的回波有可能 被采樣多次，造成同一個目標(biāo)點多次出現(xiàn)在不同的組的細(xì)化結(jié)果上，同時，具有多個散射中 心的目標(biāo)回波有可能分布在兩個以上的IFFT結(jié)果當(dāng)中，這也需要目標(biāo)抽取方法來處理。
[0009] 目前，目標(biāo)抽取方法主要有如下幾種方法：
[0010] 1、舍棄法：假設(shè)采樣距離分辨率rs(rs=CTs/2)，對于每一組IFFT結(jié)果來說，它包 含'距離信息'的長度就是rs，所以只要在每組IFFT結(jié)果中取出長度為rs的'信息'并續(xù)接 起來，就構(gòu)成了最簡單的'舍棄'目標(biāo)抽取方法（以下簡稱舍棄法）。
[0011] 舍棄法原理如圖2所示，設(shè)共有M個采樣點，IFFT后可以得到N個數(shù)據(jù)，從而得到 一個大小為NXM的矩陣。對于其中第m個采樣點，（m= 0，l，2，…，M-1)，取出其中第Pm 到第Qm點之間的^個數(shù)據(jù)（Pm，Qm= 〇，1，2,…，N-1)(圖2中的陰影部分），作為當(dāng)前采樣 點的提取點跡，再將每個采樣點所取的數(shù)據(jù)進行拼接，即得到目標(biāo)的一維距離像。關(guān)于Pm和 Qm的取值由下式?jīng)Q定：
[0012] ①于第 0 個采樣點，設(shè)Pd= 0,則W。=Trunc(rs/Ar)，Q0=P。+1。-1〇
[0013] ②于第m個采樣點（m= 1，2，(Qw+DModN
【主權(quán)項】
1. 一種基于最大值的頻率步進雷達信號目標(biāo)抽取方法，其特征在于步驟如下： 步驟1 :將一個CPI的數(shù)據(jù)存儲成一個大小為TXN的矩陣，其中矩陣的每行為每個脈 沖重復(fù)周期接收的數(shù)據(jù)，矩陣的每列為不同脈沖重復(fù)周期在同一粗距離位置上的采樣點； 步驟2 :對TXN矩陣的每一列做IFFT，得到距離細(xì)化后每幀數(shù)據(jù)矩陣大小為MXN，其 中：M為IFFT點數(shù)； 步驟3 :采用比較法獲得MXN矩陣中的第Ph列至第1\列的最大值以及最大值在矩陣 中的位置，即第K列、第Y行；
其中：floor為向下取整函數(shù)，R為目標(biāo)距離，rs為采樣距離分辨率，c為光速，fs為雷 達基帶采樣率，Rm為波門寬度； 步驟4 :計算第K列中提取數(shù)據(jù)段的起始點Pk和結(jié)束點Q k:
Pk= mod (Y-f Ioor (ff/2), Μ) Qk= mod(P k+W-l, Μ) 其中：Trunc為截斷運算，mod為取模運算，Ar為雷達的最小分辨距離單元，Ar = c/ (2M Λ f)，Λ f為頻率步進階梯； 步驟5 :計算除第K列外其他各列中所抽取的數(shù)據(jù)段的起始點PJP結(jié)束點Q i，i = Ph: Pe且i乒K : 當(dāng) Ph< i < K 時：Q i= mod(P i+「l，M) Pi= mod(Q i-ff+1, Μ) 當(dāng) K < i < Pe時：P i = mod (Q H+l, Μ) Qi= mod(P j+ff-Ι,Μ) 步驟6 :將步驟4和步驟5中所提取的數(shù)據(jù)段按照后一粗距離分辨單元的起始點緊隨 前一粗距離分辨單元的結(jié)束點的原則進行一維排列，得到整個搜索波門內(nèi)的一維距離像。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于最大值的頻率步進雷達信號目標(biāo)抽取方法，用于去除頻率步進信號IFFT距離細(xì)化后所表示的距離范圍與當(dāng)前回波采樣值所表示的距離范圍之間的距離失配冗余，以及過采樣冗余。解決了在經(jīng)典算法舍棄法和選大法中都需要對第“0”個采樣點進行標(biāo)定，否則很有可能無法采樣到目標(biāo)點的問題。該方法的核心思想是根據(jù)搜索范圍內(nèi)的最大值來確定“P0””，可以保證既能抽取出同距離幅度較大的點，又解決了經(jīng)典算法中需要對第“0”個采樣點進行標(biāo)定的問題。
【IPC分類】G01S7-292
【公開號】CN104535970
【申請?zhí)枴緾N201410818304
【發(fā)明人】戴巧娜, 郭鵬程
【申請人】西安電子工程研究所
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年12月25日