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CN116559853B - 一种低重频解速度模糊方法 - Google Patents

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Abstract

一种低重频解速度模糊方法，采用粗略估计目标速度，为不同速度匹配不同滤波器系数，在慢时间维精确求解速度的技术手段，解决了传统多脉冲工作方式下，针对低重频雷达速度模糊，为了得到目标的速度信息，必须采取利用先验知识或多组解模糊，造成了应用场景受限或浪费雷达时间的技术问题，具有仅用一组脉冲，不需要先验知识，实现目标速度的解模糊，节约雷达探测时间，避免多普勒速度带来的滤波器失配问题，提高目标信噪比的技术效果。

Description

一种低重频解速度模糊方法
技术领域
本发明属于雷达目标测速技术领域，具体涉及一种低重频解模糊技术。
背景技术
脉冲多普勒雷达，可同时获得目标的速度和距离信息，广泛应用于现代雷达设计当中。常见的脉冲多普勒雷达，根据脉冲重复频率的高低，分为低重频、中重频和高重频三类。
低重频雷达，具有重复频率小、测距无模糊的特点，应用于航空航天、气象探测、预警侦察等领域。对于高速目标，多普勒频移动大于雷达的重频，在速度维产生交叠，从而产生严重的速度模糊。径向速度，作为目标识别、真假分辨、协同探测众多任务的信息基础，日益成为重要的特征参量。
查阅以下文献：
徐敏《单脉冲测量雷达测速技术研究》-《现代雷达》2005
陈超、王宇飞、强文义、胡仕友《低重频脉冲多普勒雷达解速度模糊新方法研究》-《战术导弹技术》2012
胡朗、高青松、陈春、王建强《一种适用于脉冲多普勒雷达解速度模糊的方法》-《空天预警研究学报》2022
廉志玲、张代忠、张小菊《一种基于查表的解速度模糊算法》-《雷达科学与技术》2011
王立坤、周琳、郭琰《基于多组重频相参积累的多普勒解模糊方法》-《现代雷达》2020
可知现阶段，解速度模糊的方法分为两大类：一类利用先验知识，大概确定目标的速度范围，通过差分、滤波等方法，在速度范围求解，由于需要先验知识，对先验知识的精度有一定要求，只能用于跟踪工作状态，对于搜索工作模式，无先验知识，无法使用；另一类通过多个不同重频的脉冲组，利用中国余数定理或查表等方法，联合进行解模糊，虽然不需要先验知识，可以用于搜索，但是需要多个脉冲组，浪费了宝贵的时间资源。
发明内容
本发明为了解决传统多脉冲工作方式下，针对低重频雷达速度模糊，为了得到目标的速度信息，必须采取利用先验知识或多组解模糊，造成了应用场景受限或浪费雷达时间的技术问题；采用粗略估计目标速度，为不同速度匹配不同滤波器系数，在慢时间维精确求解速度的技术手段；具有仅用一组脉冲，不需要先验知识，实现目标速度的解模糊，节约雷达探测时间，避免多普勒速度带来的滤波器失配问题，提高目标信噪比的技术效果。为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案。
步骤一：产生一组脉冲信号Sti（n），其中n=1，2…N，i=1，2…K。
进一步的，使每个发射波形完全相同且相干，即St1（n）= St2（n）= …=StK（n）=St（n）。
进一步的，选择具备钉状模糊函数特征的Sti（n），如单点频信号、Costas编码信号，从而提高测速的准确性。
步骤二：将Sti（n）上变频，由天线发射，遇目标返回，经天线接收，对于相控阵雷达来说，考虑孔径渡越效应，混至中频，逐脉冲采样，由于采用低重频，距离无模糊，K个发射脉冲对应K个接收脉冲，即采样信号为Sri（m），其中m=1，2…M。
步骤三：将待搜索目标沿速度区间划分成Q段，每一段的平均速度分别是V1、V2…VQ。
步骤四：根据每一段的平均速度，用公式计算Q个匹配滤波器系数MFq（n），其中π是圆周率，Vq是第q个速度段的中心速度，Δt是采样间隔，λ是波长，q=1，2…Q。
进一步的，步骤二、三、四可同时进行。
步骤五：用Q个匹配滤波器系数，用公式分别对第一个脉冲匹配滤波，其中p=1，2…M－N+1，*表示取共轭。
步骤六：取Aq（p）的绝对值，组成一个二维矩阵，对该矩阵做CFAR检测，如果不存在目标，则继续探测，如果存在目标，则记录目标对应的第QT行、第NT列，获取粗测速结果VQT。
步骤七：由波长除以2倍的脉冲重复周期，得到模糊速度Vams，根据粗测速结果，用第QT行对应的匹配滤波系数MFQT（n），对其它脉冲匹配滤波，在慢时间维FFT测速，得到精测速结果VJT，由粗测速结果和精测速结果相加，得到目标速度。
进一步的，设四舍五入函数round（），将粗测速结果和精测速结果代入公式计算，更新目标速度，提高精确度。
具体实施方式
假设一个动目标在90km处，速度405m/s，雷达选择C波段，频点6GHz，单载频信号，脉宽300us，脉冲重复周期为1000us，8脉冲积累，采样率为0.1MHz，对本发明的技术方案做具体的说明：
选择单点频信号，构建中频发射信号（n=1,2,3…30）St（n）=1（n=1，2…30）；
将信号上变频到6GHz，发射遇目标返回，经天线接收，叠加噪声，混至中频，逐脉冲采样，由于多普勒的存在，采样信号是，其中nmi是标准差为1的复高斯白噪声，速度是400m/s，采样间隔是10us，波长是0.05m；与此同时，按照间隔20m/s的速度分段，覆盖±500m/s的范围，即V1=-500m/s，V2=-480m/s…V51=500m/s，生成51个匹配滤波器系数；
用这51个匹配滤波器系数对第一个脉冲匹配滤波；
构建一个二维矩阵，用matlab画出幅度矩阵，在V46=400m/s对应的幅度最大，即目标粗测速为400m/s；
由波长0.05m除以脉冲重复周期1000us再除以2得到模糊速度=25m/s；
用第46个滤波器系数匹配滤波其它脉冲，在慢时间维做FFT变换，得到目标精测速为5.02m/s；
将粗测速结果和精测速结果代入公式计算，得到目标速度为405.02m/s，与真实速度相比，在误差允许范围之内。
上述作为本发明的实施例，并不限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种低重频解速度模糊方法，其特征在于，包括：
步骤一：产生一组脉冲信号Sti（n），其中n=1，2…N，i=1，2…K，使每个发射波形完全相同且相干，即St1（n）= St2（n）= …=StK（n）=St（n）；
步骤二：将Sti（n）上变频，由天线发射，遇目标返回，经天线接收，混至中频，逐脉冲采样，得到采样信号为Sri（m），其中m=1，2…M；
步骤三：将待搜索目标沿速度区间划分成Q段，设每一段的平均速度分别是V1、V2…VQ；
步骤四：根据每一段的平均速度，用公式计算Q个匹配滤波器系数MFq（n），其中π是圆周率，Vq是第q个速度段的中心速度，Δt是采样间隔，λ是波长，q=1，2…Q；
步骤五：用Q个匹配滤波器系数，用公式分别对第一个脉冲匹配滤波，其中p=1，2…M－N+1，*表示取共轭；
步骤六：取Aq（p）的绝对值，组成一个二维矩阵，对该矩阵做CFAR检测，如果不存在目标，则继续探测，如果存在目标，则记录目标对应的第QT行、第NT列，获取粗测速结果VQT；
步骤七：由波长除以2倍的脉冲重复周期，得到模糊速度Vams，根据粗测速结果，用第QT行对应的匹配滤波系数MFQT（n），对其它脉冲匹配滤波，在慢时间维FFT测速，得到精测速结果VJT，由粗测速结果和精测速结果相加，得到目标速度。
2.根据权利要求1所述的低重频解速度模糊方法，其特征在于，所述步骤一，包括：选择具备钉状模糊函数特征的Sti（n）。
3.根据权利要求1所述的低重频解速度模糊方法，其特征在于，所述步骤二、三、四可同时进行。
4.根据权利要求1所述的低重频解速度模糊方法，其特征在于，还包括步骤八：设四舍五入函数round（），将粗测速结果和精测速结果代入公式计算，更新目标速度，提高精确度。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2047813A1 (en) * 1990-08-29 1992-03-01 Kapriel V. Krikorian Acceleration compensation by matched filtering
US8044846B1 (en) * 2007-11-29 2011-10-25 Lockheed Martin Corporation Method for deblurring radar range-doppler images
CN104239683A (zh) * 2014-07-23 2014-12-24 西安空间无线电技术研究所 一种基于改变信号调频率的解距离—速度模糊方法
CN106646446A (zh) * 2017-03-15 2017-05-10 中国人民解放军国防科学技术大学 脉冲压缩捷变频雷达的动目标检测方法
CN110208786A (zh) * 2019-05-29 2019-09-06 西安空间无线电技术研究所 一种天基雷达二重频解模糊方法
CN110673105A (zh) * 2019-09-25 2020-01-10 武汉滨湖电子有限责任公司 一种脉冲多普勒雷达解速度模糊的方法
CN112834992A (zh) * 2021-01-14 2021-05-25 中山大学 一种脉冲多普勒雷达的信号处理方法、装置及存储介质

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA2047813A1 (en) * 1990-08-29 1992-03-01 Kapriel V. Krikorian Acceleration compensation by matched filtering
US5113194A (en) * 1990-08-29 1992-05-12 Hughes Aircraft Company Acceleration compensation by matched filtering
US8044846B1 (en) * 2007-11-29 2011-10-25 Lockheed Martin Corporation Method for deblurring radar range-doppler images
CN104239683A (zh) * 2014-07-23 2014-12-24 西安空间无线电技术研究所 一种基于改变信号调频率的解距离—速度模糊方法
CN106646446A (zh) * 2017-03-15 2017-05-10 中国人民解放军国防科学技术大学 脉冲压缩捷变频雷达的动目标检测方法
CN110208786A (zh) * 2019-05-29 2019-09-06 西安空间无线电技术研究所 一种天基雷达二重频解模糊方法
CN110673105A (zh) * 2019-09-25 2020-01-10 武汉滨湖电子有限责任公司 一种脉冲多普勒雷达解速度模糊的方法
CN112834992A (zh) * 2021-01-14 2021-05-25 中山大学 一种脉冲多普勒雷达的信号处理方法、装置及存储介质

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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低重频雷达回波准最大似然速度估计;金胜等;《雷达科学与技术》;第129-136页 *

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