Mit濾波器的參差比優(yōu)化搜索方法及濾波器設計方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種MIT濾波器的參差比優(yōu)化搜索方法及濾波器設計方法，該參差比優(yōu)化搜索方法包括：S0：采用枚舉法確定最小和最大的脈沖周期的搜索區(qū)間；S1：采用俄式擺動法確定周期間的變化量△T；S2：選擇若干組參差碼；S3：得到對應的頻幅曲線；S4：選擇其中通帶內凹口小于第一零點的參差碼；S5：選擇若干組最優(yōu)參差碼：S6：對其中的周期進行微調；S7：得到對應的頻幅曲線；S8：選擇其中通帶內凹口小于第一零點的參差碼；S9：選擇最終的最優(yōu)參差碼。
【專利說明】
MIT濾波器的參差比優(yōu)化搜索方法及濾波器設計方法
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及雷達信號處理領域，尤其涉及一種MIT濾波器的參差比優(yōu)化搜索方法 及濾波器設計方法。
【背景技術】
[0002] 動目標顯示(MTI)技術是目前抑制雜波技術中最常用和易于實現(xiàn)的方法，可以抑 制來自建筑物、山、樹、海和雨之類的固定的或慢動的無用目標信號，并且保留對如飛機之 類的運動目標信號的檢測或顯示。
[0003] 一般MTI濾波器的頻率特性都是以一個脈沖周期響應為準，在頻率上周期重復出 現(xiàn)，從而產(chǎn)生盲速效應。為了避免發(fā)生盲速效應，采用"參差采樣序列"的理論，即通過有規(guī) 律地改變雷達發(fā)射脈沖周期使出現(xiàn)盲速的頻率大于目標最大可能多普勒頻率。
[0004] 采用PRF(改變脈沖間的脈沖重復周期)參差技術，可將盲速擴展，覆蓋目標的最大 可能速度響應。MTI濾波器不僅要求第一等效盲速值要盡可能覆蓋目標出現(xiàn)的速度范圍，而 且要求在該速度范圍內頻率響應曲線比較平坦，通過優(yōu)化參差比可以達到該目的。最優(yōu)參 差比的選擇取決于必須無盲速的速度范圍和頻率響應曲線上第一零點可允許的深度。
[0005] PRF參差比的優(yōu)化方法有很多種，如枚舉法、遺傳算法等，但枚舉法搜索效率太低， 遺傳算法同樣存在收斂速度慢，搜索參差比并非最優(yōu)的問題。

【發(fā)明內容】

[0006] 本發(fā)明要解決的技術問題是如何彌補現(xiàn)有參差比優(yōu)化方法的缺點。
[0007] 為了解決這一技術問題，本發(fā)明提供了一種MIT濾波器的參差比優(yōu)化搜索方法，包 括如下步驟：
[0008] S0:依據(jù)預設的最大參差比以及最短周期，采用枚舉法確定最小和最大的脈沖周 期的搜索區(qū)間；
[0009] S1:在步驟S0確定的搜索區(qū)間的情況下，采用俄式擺動法確定周期間的變化量A T；
[0010] S2:基于已確定的變化量AT，選擇若干組參差碼；
[0011] S3:針對各參差碼，得到對應的頻幅曲線；
[0012] S4:選擇其中通帶內凹口小于第一零點的參差碼；
[0013] S5:依據(jù)以下準則在被步驟S4確定的參差碼中選擇若干組最優(yōu)參差碼：
[0014] 1.1)、其中第一零點的深度較淺的；
[0015] 1.2)、其中通帶的平坦度較好的；
[0016] S6:對其中的周期進行微調；
[0017] S7:針對步驟S5選擇的若干組最優(yōu)參差碼，得到對應的頻幅曲線；
[0018] S8:選擇其中通帶內凹口小于第一零點的參差碼；
[0019] S9:依據(jù)以下準則在被步驟S8確定的參差碼中選擇最終的最優(yōu)參差碼：
[0020] 2.1)、其中第一零點的深度最淺的；
[0021] 2.2)、其中通帶的平坦度最好的。
[0022] 可選的，一個波束駐留期間內，脈沖數(shù)量為n個，具有n個脈沖周期T^Ts、……、Tn， 采用n-1個參差碼，參差比為K 1:K2:……：Kn,m<K2<……<Kn〇
[0023] 可選的，n取5。
[0024] 可選的，所述MIT濾波器為二階滑窗FIR濾波器結構。
[0025]可選的，在步驟S9時，依據(jù)準則2.1)和2.2)選擇最終的最優(yōu)參差碼的時候，若該參 差碼對應的第一零點的深度最淺的，則選擇其中通帶的平坦度最好的和/或其中通道平坦 度較好的參差碼作為最終的最優(yōu)參差碼。
[0026] 本發(fā)明還提供了一種濾波器設計方法，先進行雜波抑制處理，然后通過本發(fā)明可 選方案提供的參差比優(yōu)化搜索方法選擇最終的最優(yōu)參差碼。
[0027] 本發(fā)明的有益技術效果體現(xiàn)在以下方面：
[0028] 1、縮短了搜索最優(yōu)參差比的時間，提高設計效率。
[0029] 2、事先搜索最優(yōu)參差比，不占用雷達實時信號處理時間。
[0030] 3、MTI濾波器具有較淺的第一零深和較好通帶平坦度。
【附圖說明】
[0031 ]圖1是本發(fā)明一可選實施例中MTI濾波器的模型示意圖；
[0032] 圖2是本發(fā)明一可選實施例中MIT濾波器的參差比優(yōu)化搜索方法的流程示意圖；
[0033] 圖3是本發(fā)明一可選實施例中綜合幅頻響應的示意圖；
[0034]圖4是本發(fā)明一可選實施例中不同參差比MTI濾波器第一零深的變化規(guī)律的示意 圖；
[0035] 圖5是本發(fā)明一可選實施例中不同參差比MTI濾波器通帶平坦度變化規(guī)律的示意 圖；
[0036] 圖6是本發(fā)明一可選實施例中中優(yōu)化參差比后的綜合幅頻響應示意圖。
【具體實施方式】
[0037] 以下將結合圖1至圖5對本發(fā)明提供的MIT濾波器的參差比優(yōu)化搜索方法及濾波器 設計方法進行詳細的描述，其為本發(fā)明可選的實施例，可以認為，本領域技術人員在不改變 本發(fā)明精神和內容的范圍內，能夠對其進行修改和潤色。
[0038]本發(fā)明提供了一種MIT濾波器的參差比優(yōu)化搜索方法，在本發(fā)明優(yōu)選的實施例中， 一個波束駐留期間內，脈沖數(shù)量為n個，具有n個脈沖周期H……、Tn，采用n-1個參差碼， 參差比為K 1:K2:……:1(11，且1(1〈1(2〈……<K n。進一步優(yōu)選實施例中，n取5,以下闡述，均可依據(jù) n取5的實施例進行舉例展開。具體來說，雷達脈沖數(shù)為5個，發(fā)射脈沖周期分別為T1、T2、T3、 T4、T5,采用 4 脈沖參差，參差比為 K1:K2:K3:K4,設 Kl〈K2〈K3〈K4，r = T4/Tl。
[0039] 首先，先對枚舉法和俄式擺動法進行闡述：
[0040] 采用枚舉法確定參差碼的搜索區(qū)間，則有方程組

[0043] Kav為所有可能的參差碼取值；
[0044] Kmin和Kmax分別為最小參差碼和最大參差碼；
[0045] r=Kmax/Kmin為最大參差比；
[0046] 通過解該方程組可得Kav的取值范圍。最短發(fā)射脈沖周期由雷達所需最短脈沖重復 周期決定，取Tl = 307us。在r=1.2的情況下，參差碼選擇范圍為307〈燈〈410，該區(qū)間有103 個數(shù)，1'13233、14可從中任取出4個組合，參差碼組合數(shù)量較大，搜索次數(shù)上百萬，大大影 響了設計效率。
[0047] 參見圖2。采用俄式擺動法確定參差碼的選擇范圍。
[0048] 俄羅斯儀表研究所采用的設定參差脈沖的方法，使重復周期滿足下列擺動規(guī)律， 俗稱俄式擺動法。
[0049] Ti Ti+2AT Ti+1/2AT Ti+3AT Ti+l/3AT."Ti
[0050] 通過對Ti，AT的合理選擇，可以得到一組參差碼，且重頻的總和不超過波位駐留 時間。這種選擇方法是以往工程設計經(jīng)驗的總結，該參差碼一般可以將MTI濾波器的等效第 一盲速擴展至三倍音速以上，缺點是無法得到最優(yōu)解。
[0051] 仿真結果表明，在允許的門限范圍內，MTI濾波器基本符合最大參差比越大，第一 零點深度越淺的規(guī)律。
[0052]基于以上來說，本發(fā)明的搜索方法包括如下步驟：
[0053] S0:依據(jù)預設的最大參差比以及最短周期，采用枚舉法確定最小和最大的脈沖周 期的搜索區(qū)間；
[0054] S1:在步驟S0確定的搜索區(qū)間的情況下，采用俄式擺動法確定周期間的變化量A T；
[0055] S2:基于已確定的變化量AT，選擇若干組參差碼；
[0056] 綜合以上步驟，舉例來說，本發(fā)明可選方案中，最大參差比r為：
[0058]采用枚舉法確定T1和T4的搜索區(qū)間，且有 [0059] T4=Ti+3 AT
[0060]由此可求得A T，T2，T3采用俄羅斯擺動法求得，得到幾組符合條件的不同參差碼。 [0061]推廣來說，其中一種可能是，在所述步驟S0中，所確定最小和最大的脈沖周期的搜 索區(qū)間以及步驟S1中確定的周期間的變化量AT還滿足：
[0062] 倒數(shù)第二個脈沖周期 T(n-1) = T1+(n_2)AT;
[0063] 其中，脈沖數(shù)量為n個，T表示脈沖周期。
[0064] S3:針對各參差碼，得到對應的頻幅曲線；
[0065] S4:選擇其中通帶內凹口小于第一零點的參差碼；
[0066] 基于此，為了進一步減少搜索量，并將等效第一盲速覆蓋目標可能出現(xiàn)的最大速 度，若其他各凹口的深度要比第一零點深，則舍去該組參差碼。
[0067] S5:依據(jù)以下準則在被步驟S4確定的參差碼中選擇若干組最優(yōu)參差碼：
[0068] 1.1)、其中第一零點的深度較淺的；
[0069] 1.2)、其中通帶的平坦度較好的；
[0070] 可見，所述枚舉法與俄式擺動法優(yōu)選出一組參差碼的準則為:MTI綜合幅頻響應曲 線的第一零深最淺或者通帶平坦度較好為最優(yōu)參差碼。
[0071] S6:對其中的周期進行微調；
[0072] S7:針對步驟S5選擇的若干組最優(yōu)參差碼，得到對應的頻幅曲線；
[0073] S8:選擇其中通帶內凹口小于第一零點的參差碼；
[0074] S9:依據(jù)以下準則在被步驟S8確定的參差碼中選擇最終的最優(yōu)參差碼：
[0075] 2.1)、其中第一零點的深度最淺的；
[0076] 2.2)、其中通帶的平坦度最好的。
[0077]具體來說，所述最優(yōu)參差碼搜索方法為:對第一組參差碼進行微調，固定最小參差 碼和最大參差碼，在小范圍內對T2和T3進行微調，并采用優(yōu)化準則進行二次搜索，優(yōu)化準則 為:速度響應曲線第一零點的深度最淺，以及通帶內最平坦(均方差最?。?br>[0078]采用該搜索方法收斂條件也可自性設定，當滿足其中一種準則，并且也滿足通帶 平坦度要求，可做為最優(yōu)解;如果對搜索結果不滿意，可重新進行微調，當兩種優(yōu)化準則搜 索輸出結果完全一致，可輸出為最優(yōu)參差比。
[0079]可見，本發(fā)明所述MTI濾波器采用脈沖重復周期參差設計，將MTI濾波器的等效第 一盲速可覆蓋目標可能出現(xiàn)的速度范圍；所述MTI濾波器采用滑動橫向FIR結構，實時性強， 易工程實現(xiàn)；
[0080] 所述MTI濾波器采用了一種將枚舉法與俄式擺動法相結合的參差比搜索方法;一 方面避免枚舉法的盲目搜索，另一方充分借鑒工程經(jīng)驗，使得在最短的時間內，達到工程上 所需最優(yōu)參差比，該技術大大縮短了搜索最優(yōu)參差比的時間，提高了設計效率。
[0081] 所述MTI濾波器經(jīng)過優(yōu)化參差比后，具有較淺的第一零深，在速度范圍內的頻率響 應曲線具有較好的平坦度。
[0082] 所述MTI濾波器的最優(yōu)參差比的搜索采用MATLAB實現(xiàn)，可設置收斂條件，搜索到最 優(yōu)參差比可應用于雷達系統(tǒng)中，不占用雷達實時信號處理時間。
[0083] 本發(fā)明還提供了一種濾波器設計方法，先進行雜波抑制處理，然后通過本發(fā)明可 選方案所述的參差比優(yōu)化搜索方法選擇最終的最優(yōu)參差碼。
[0084] 綜上可見，本發(fā)明的有益技術效果體現(xiàn)在以下方面：
[0085] 1、縮短了搜索最優(yōu)參差比的時間，提高設計效率。
[0086] 2、采用MATLAB事先搜索最優(yōu)參差比，不占用雷達實時信號處理時間。
[0087] 3、MTI濾波器具有較淺的第一零深和較好通帶平坦度。
【主權項】
1. 一種MIT濾波器的參差比優(yōu)化搜索方法，其特征在于:包括如下步驟： SO:依據(jù)預設的最大參差比以及最短周期，采用枚舉法確定最小和最大的脈沖周期的 搜索區(qū)間； SI:在步驟SO確定的搜索區(qū)間的情況下，采用俄式擺動法確定周期間的變化量ΛΤ; S2:基于已確定的變化量ΛΤ，選擇若干組參差碼； S3:針對各參差碼，得到對應的頻幅曲線； S4:選擇其中通帶內凹口小于第一零點的參差碼； S5:依據(jù)以下準則在被步驟S4確定的參差碼中選擇若干組最優(yōu)參差碼： 1.1 )、其中第一零點的深度較淺的； 1.2) 、其中通帶的平坦度較好的； S6:對其中的周期進行微調； S7:針對步驟S5選擇的若干組最優(yōu)參差碼，得到對應的頻幅曲線； S8:選擇其中通帶內凹口小于第一零點的參差碼； S9:依據(jù)以下準則在被步驟S8確定的參差碼中選擇最終的最優(yōu)參差碼： 2.1 )、其中第一零點的深度最淺的； 2.2) 、其中通帶的平坦度最好的。2. 如權利要求1所述的MIT濾波器的參差比優(yōu)化搜索方法，其特征在于：一個波束駐留 期間內，脈沖數(shù)量為η個，具有η個脈沖周期H……、Τ η，采用η-1個參差碼，參差比為K1: K2 =……:KniKKKX……<Κη〇3. 如權利要求2所述的MIT濾波器的參差比優(yōu)化搜索方法，其特征在于:η取5。4. 如權利要求1所述的MIT濾波器的參差比優(yōu)化搜索方法，其特征在于:所述MIT濾波器 為二階滑窗FIR濾波器結構。5. 如權利要求1所述的MIT濾波器的參差比優(yōu)化搜索方法，其特征在于:在步驟S9時，依 據(jù)準則2.1)和2.2)選擇最終的最優(yōu)參差碼的時候，若該參差碼對應的第一零點的深度最淺 的，則選擇其中通帶的平坦度最好的和/或其中通道平坦度較好的參差碼作為最終的最優(yōu) 參差碼。6. -種濾波器設計方法，其特征在于:先進行雜波抑制處理，然后通過如權利要求1至5 任意之一所述的參差比優(yōu)化搜索方法選擇最終的最優(yōu)參差碼。
【文檔編號】G01S7/36GK105911528SQ201610532305
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年7月7日
【發(fā)明人】劉衛(wèi)平
【申請人】上海航天測控通信研究所