一種對(duì)雷達(dá)回波信號(hào)進(jìn)行內(nèi)插多普勒補(bǔ)償?shù)姆椒?br>【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域，應(yīng)用于相位編碼信號(hào)在處理時(shí)由于多普勒頻率引 起的失配問(wèn)題。
【背景技術(shù)】
[0002] 二相序列碼具有良好的相關(guān)性，是雷達(dá)應(yīng)用中的首選，但又因?yàn)槎嗑幋a信號(hào)是 多普勒敏感信號(hào)，在動(dòng)目標(biāo)的檢測(cè)中，由于運(yùn)動(dòng)物體具有的速度，使得發(fā)射和回波之間產(chǎn)生 頻率差，造成處理時(shí)出現(xiàn)失配現(xiàn)象，造成脈壓結(jié)果的變形，嚴(yán)重就會(huì)導(dǎo)致無(wú)法檢測(cè)到目標(biāo)。 因此對(duì)多普勒效應(yīng)的分析以及脈壓前的補(bǔ)償是非常必要的。
[0003] 內(nèi)插法補(bǔ)償算法的主要原理就是對(duì)序列進(jìn)行二次數(shù)據(jù)內(nèi)插，將回波信號(hào)中的多普 勒信號(hào)恢復(fù)出來(lái)，最后進(jìn)行補(bǔ)償。
[0004] 我們將零中頻具有多普勒頻移的相位編碼信號(hào)用下式表示：
障]、，" …[0008] 其中an= 1，-1，Θ為回波的初相，視為定值。[0009] 將式（2)自相乘可以得到：[0010] s_l(n) =s(η) ·s(η) =(an)2exp(j4πfdnTp+2θ) (3)[0011] 因?yàn)槎嗑幋a都為+1或者-1，所以（an)2恒為l，s_l是含有多普勒頻移但是不再 受到相位編碼序列調(diào)制的回波信號(hào)，且其相位相比回波信號(hào)增加了一倍，經(jīng)過(guò)二分頻處理 得到：[0012] s_2(n) =exp(j2nfdnTp+θ) (4)[0013] 上述的二分頻可以通過(guò)以下內(nèi)插法來(lái)實(shí)現(xiàn)，對(duì)s_l序列取前面一半得到：[0014]
[0005]
[0006]
(5)
[0015] 將r(η)按照以下線(xiàn)性關(guān)系內(nèi)插得到新的序列u(η)
[0016] (€)
[0017] 上述方法中，當(dāng)η= 1時(shí)，其值不存在，我們用r(l)近似表示?？芍猽(n)是8_2(11) 的近似序列，會(huì)存在誤差。
[0018] 將s(η)與u(η)的共輒相乘得到：
[0019] ν(n) =s(η) ·u* (η) ^s(η) ·s_2*(η) =an(7)
[0020] 經(jīng)過(guò)上述的處理，我們可以看到v(n)是不受多普勒調(diào)制的二相碼序列，我們對(duì) v(η)進(jìn)匹配相關(guān)處理，不存在多普勒失配的問(wèn)題，消除了多普勒效應(yīng)。但是在存在回波遮擋 的情況，由于接收數(shù)據(jù)的不完整，傳統(tǒng)的內(nèi)插法補(bǔ)償辦法出現(xiàn)了缺陷，如圖1，從圖中我們看 到補(bǔ)償前后，其脈壓輸出沒(méi)有改善，主瓣依然無(wú)法分辨。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0021] 要解決的技術(shù)問(wèn)題
[0022] 傳統(tǒng)的內(nèi)插多普勒補(bǔ)償算法在理論上能夠解決由于多普勒頻率帶來(lái)的失配問(wèn)題， 影響最終對(duì)目標(biāo)的監(jiān)測(cè)。但是在實(shí)際的應(yīng)用中，由于目標(biāo)距離的不定性，在近距離處的回波 遮擋會(huì)影響該算法的補(bǔ)償效果，本發(fā)明主要針對(duì)這一問(wèn)題，對(duì)算法進(jìn)行改進(jìn)，以實(shí)現(xiàn)在存在 回波遮擋的情況下使用內(nèi)插算法解決多普勒敏感問(wèn)題。
[0023] 技術(shù)方案
[0024] -種對(duì)雷達(dá)回波信號(hào)進(jìn)行內(nèi)插多普勒補(bǔ)償?shù)姆椒?，其特征在于步驟如下：
[0025] 步驟1:對(duì)采樣的雷達(dá)回波信號(hào)% 進(jìn)行自相乘：
[0026] s_l(n) =s(η) ·s(η) =(an)2exp(j4nfdnTp+2θ)
[0027] 其中，an= 1，-1，Θ為回波的初相，fA多普勒頻率、Tp為子脈沖、n為采樣點(diǎn)；
[0028] 步驟2 :對(duì)s_l序列取相位編碼碼長(zhǎng)Ν后面的一半得到r(η):
[0029]
[0030] 步驟3 :將r(η)按照以下線(xiàn)性關(guān)系內(nèi)插得到新的序列u(η):
[0031]
[0032] 步驟4 :將s(η)與u(η)的共輒相乘得到補(bǔ)償后的雷達(dá)回波信號(hào)：
[0033] ν(n) =s(η) ·u* (η) 〇
[0034] 有益效果
[0035] 本發(fā)明提出的一種對(duì)回波信號(hào)進(jìn)行內(nèi)插多普勒補(bǔ)償?shù)姆椒ǎㄟ^(guò)分析回波遮擋原 理，找到傳統(tǒng)內(nèi)插算法在回波遮擋下的全〇缺陷。在對(duì)傳統(tǒng)算法中數(shù)據(jù)處理部分進(jìn)行改進(jìn) 后，很好的避免了這一問(wèn)題。不僅保證了無(wú)回波遮擋情況下補(bǔ)償效果，也適用于遮擋情況 下，補(bǔ)償效果明顯，更好的擴(kuò)大了該算法的適用范圍。
【附圖說(shuō)明】
[0036] 圖1傳統(tǒng)內(nèi)插算法補(bǔ)償前后：(a)為補(bǔ)償前的脈壓結(jié)果；(b)為運(yùn)用傳統(tǒng)內(nèi)插算法 補(bǔ)償后脈壓結(jié)果；（c)為補(bǔ)償前的脈壓dB結(jié)果；（d)為補(bǔ)償后的脈壓dB結(jié)果；
[0037] 圖2回波遮擋示意圖
[0038] 圖3 255位MAC序列補(bǔ)償前后的脈壓結(jié)果：（a) 255位MAC序列補(bǔ)償前脈壓；（b) 255 位MAC序列補(bǔ)償后脈壓
[0039] 圖4算法改進(jìn)前后的補(bǔ)償效果：(a)傳統(tǒng)算法補(bǔ)償；(b)本發(fā)明算法補(bǔ)償
【具體實(shí)施方式】
[0040] 現(xiàn)結(jié)合實(shí)施例、附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述：
[0041] 分析引起回波遮擋的原理：回波遮擋分為前遮擋和后遮擋，其示意圖如圖2。
[0042] 針對(duì)圖2中的三種情況，目標(biāo)距離分別滿(mǎn)足以下條件：
[0043]c為光速，N為相位編碼碼長(zhǎng)，字碼寬度為tb，脈沖重復(fù)周期?；;
[0044] 當(dāng)/?<_#時(shí)，回波前半部分被截?cái)?，只能接受后部分，稱(chēng)為前遮擋，如（b); ￡
[0045] 當(dāng)< /? <Γ(7，._Λ'ν丨時(shí)，回波全部被接收，如圖（c); L
[0046] 當(dāng)</?< 4時(shí)，回波信號(hào)的后部分被截?cái)?，只能接收前部分，稱(chēng)為后遮 22 擋，如圖（d)。
[0047] 在一般的設(shè)計(jì)中，通過(guò)調(diào)整碼長(zhǎng)可以人為的控制后遮擋的情況，但是對(duì)前遮擋是 無(wú)法避免的，所以在使用多普勒補(bǔ)償時(shí)必須考慮前遮擋情況。前遮擋是在接收回波時(shí)無(wú)法 完成整體數(shù)據(jù)的接收，只接收到后半部分?jǐn)?shù)據(jù)。在脈沖壓縮時(shí)，對(duì)缺失的數(shù)據(jù)都進(jìn)行補(bǔ)〇處 理。
[0048] 在傳統(tǒng)內(nèi)插法中，在進(jìn)行數(shù)據(jù)生成時(shí)，取的是前半部分?jǐn)?shù)據(jù)，如果前回波遮擋的丟 失部分超過(guò)了原數(shù)據(jù)的一半，采用傳統(tǒng)補(bǔ)償算法，式（5)的r(η)是全0。算法失去意義。因 此對(duì)這部分的采樣數(shù)據(jù)，改為取后半部分，式（5)變?yōu)椋?況+ 1
[0049] /·(//'} ~·.ν_ 1(//) ---<n<N (旦※）
[0050] 在更改后，保證了r(n)非零，算法可以繼續(xù)實(shí)現(xiàn)。
[0051] 1)無(wú)回波遮擋的補(bǔ)償仿真結(jié)果
[0052] 以255位MAC序列為例，子脈沖Tp= 22ns，工作頻率f。=6. 8GHz，多普勒頻率為 fd=ΙΟΚΗζ，目標(biāo)距離R= 700m，SNR= 10dB。其仿真結(jié)果如圖3。
[0053] 在圖3(a)和3(b)，當(dāng)具有ΙΟΚΗζ的多普勒頻率時(shí)，脈壓結(jié)果主副瓣比降低到 5. 52dB，補(bǔ)償后，主瓣明顯，且主瓣周?chē)霈F(xiàn)凹槽，主副瓣比提高到19. 19dB。
[0054] 2)時(shí)寬失配時(shí)的補(bǔ)償方法修補(bǔ)
[0055] 以31位MAC序列（核心素?cái)?shù)29)，目標(biāo)距離為R= 28m，多普勒頻率為fd=ΙΟΚΗζ， SNR= 10dB為例，在時(shí)寬失配情況下的仿真結(jié)果如圖4。
[0056] 在采用了改進(jìn)后的方法對(duì)存在回波遮擋情況今后補(bǔ)償后，其主副瓣相比提高了 4. 15dB。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種對(duì)雷達(dá)回波信號(hào)進(jìn)行內(nèi)插多普勒補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ涮卣髟谟诓襟E如下： 步驟1 :對(duì)采樣的雷達(dá)回波信號(hào)1進(jìn)行自相乘：其中，an= 1，-1，Θ為回波的初相，f ,為多普勒頻率、τ p為子脈沖、η為采樣點(diǎn)； 步驟2 :對(duì)s_l序列取相位編碼碼長(zhǎng)Ν后面的一半得到r (η):步驟3:將r (η)按照以下線(xiàn)性關(guān)系內(nèi)插得到新的序列u (η):步驟4 :將s (η)與u (η)的共輒相乘得到補(bǔ)償后的雷達(dá)回波信號(hào)： ν (n) = s (η) · u* (η) 〇
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種對(duì)雷達(dá)回波信號(hào)進(jìn)行內(nèi)插多普勒補(bǔ)償?shù)姆椒?，通過(guò)分析回波遮擋原理，找到傳統(tǒng)內(nèi)插算法在回波遮擋下的全0缺陷。在對(duì)傳統(tǒng)算法中數(shù)據(jù)處理部分進(jìn)行改進(jìn)后，很好的避免了這一問(wèn)題。不僅保證了無(wú)回波遮擋情況下補(bǔ)償效果，也適用于遮擋情況下，補(bǔ)償效果明顯，更好的擴(kuò)大了該算法的適用范圍。
【IPC分類(lèi)】G01S7/41
【公開(kāi)號(hào)】CN105334505
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510609643
【發(fā)明人】于萌, 張春榮, 王棟, 于貴龍, 余鐵軍, 任亞欣, 蘆嘉, 張維昊
【申請(qǐng)人】西安電子工程研究所
【公開(kāi)日】2016年2月17日
【申請(qǐng)日】2015年9月23日