一種隨機(jī)序列線(xiàn)形調(diào)頻信號(hào)加窗脈沖壓縮方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于雷達(dá)信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種隨機(jī)序列線(xiàn)形調(diào)頻信號(hào)加窗脈沖 壓縮方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 為了解決在雷達(dá)的距離分辨力與平均功率兩者之間的矛盾，得到較高的測(cè)距測(cè)速 精度和距離速度分辨力，脈沖壓縮技術(shù)在現(xiàn)代雷達(dá)系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。脈沖壓縮雷 達(dá)既能保持窄脈沖雷達(dá)所具有的高距離分辨力，又能獲得寬脈沖雷達(dá)的強(qiáng)檢測(cè)能力，并且 抗干擾能力強(qiáng)。不同的波形具有不同的脈沖壓縮性能，目前在軍用雷達(dá)領(lǐng)域，最常見(jiàn)的雷達(dá) 波形信號(hào)形式為線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)和相位編碼信號(hào)。線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)優(yōu)點(diǎn)是能實(shí)現(xiàn)較寬的帶寬， 對(duì)多普勒頻率不敏感，缺點(diǎn)是脈沖壓縮旁瓣較高，需要加窗，波形資源較少，調(diào)制規(guī)律單一， 容易被識(shí)別和預(yù)測(cè)；相位編碼信號(hào)脈沖壓縮后旁瓣較低，有利于實(shí)現(xiàn)低截獲性能，而且波形 資源豐富，缺對(duì)多普勒頻移敏感，難以實(shí)現(xiàn)大帶寬信號(hào)?，F(xiàn)有線(xiàn)形調(diào)頻信號(hào)和編碼信號(hào)脈沖 壓縮仿真結(jié)果如圖1和圖2所示。
[0003] 為了解決這些問(wèn)題，學(xué)術(shù)界提出多種改進(jìn)波形設(shè)計(jì)，希望能夠兼顧兩者優(yōu)點(diǎn)、彌補(bǔ) 各自的缺陷。隨機(jī)序列線(xiàn)形調(diào)頻信號(hào)就是其中一種信號(hào)形式。
[0004] 隨機(jī)序列線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)，該信號(hào)比較接近和離散頻率編碼信號(hào)（DFCW)。該信號(hào)構(gòu) 筑方式為，先構(gòu)筑一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)F (X)，并將信號(hào)均勻分為N個(gè)小段fn(x)，每段為 一個(gè)碼元，其編號(hào)為1~N，再構(gòu)筑一個(gè)值域?yàn)?~N的隨機(jī)序列，根據(jù)序列內(nèi)每個(gè)元素的 值，依次將對(duì)應(yīng)碼元重新組合起來(lái)，就實(shí)現(xiàn)新的波形樣式。隨機(jī)序列線(xiàn)形調(diào)頻信號(hào)的構(gòu)筑模 式如圖3。
[0005] 隨機(jī)序列線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)具備豐富的碼源資源，設(shè)信號(hào)的序列分段數(shù)目為N，則可知 信號(hào)碼源數(shù)目為N !。以分段數(shù)為5的隨機(jī)序列線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)為例，其碼源個(gè)數(shù)為120。隨 機(jī)序列線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)可以表示為：
[0006]
[0007]
[0008] vn (t) = exp (j 2 π fc (t+ (cn-n) tp) + j π k (t+ (cn-n) tp)2)
[0009] 其中N為碼元分段個(gè)數(shù)；tp為碼元分段長(zhǎng)度；cn為隨機(jī)序列；k為信號(hào)調(diào)頻率；f。為 信號(hào)載頻，j為虛數(shù)符號(hào)。
[0010] 但隨機(jī)序列線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)并不適用傳統(tǒng)的脈沖壓縮方法，如圖4和圖5所示，采用 傳統(tǒng)的脈沖壓縮方法，其脈沖壓縮后旁瓣遠(yuǎn)高于標(biāo)準(zhǔn)線(xiàn)形調(diào)頻信號(hào)，因此限制了隨機(jī)序列 線(xiàn)形調(diào)頻信號(hào)的實(shí)際應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 為解決隨機(jī)序列線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)不適用傳統(tǒng)的脈沖壓縮方法的問(wèn)題，本發(fā)明設(shè)計(jì) 了一種脈沖壓縮處理方案，利用隨機(jī)序列線(xiàn)形調(diào)頻信號(hào)的頻域與時(shí)域分布規(guī)律，通過(guò)頻域 校正的方法對(duì)隨機(jī)序列線(xiàn)形調(diào)頻信號(hào)進(jìn)行序列重排，將其波形恢復(fù)為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)線(xiàn)形調(diào)頻信 號(hào)，再采用傳統(tǒng)的加窗和脈沖壓縮方法進(jìn)行處理，可以獲得較好且穩(wěn)定的的脈沖壓縮性能， 對(duì)隨機(jī)序列線(xiàn)形調(diào)頻信號(hào)的隨機(jī)序列變化不敏感。本發(fā)明可適用于各種隨機(jī)序列線(xiàn)形調(diào)頻 信號(hào)的脈沖壓縮處理。
[0012] 本發(fā)明的技術(shù)方案為：
[0013] 所述一種隨機(jī)序列線(xiàn)形調(diào)頻信號(hào)加窗脈沖壓縮方法，其特征在于：采用以下步 驟：
[0014] 步驟1 :根據(jù)隨機(jī)序列線(xiàn)形調(diào)頻信號(hào)的編碼序列，得到隨機(jī)序列線(xiàn)形調(diào)頻信號(hào)中 每個(gè)碼元的頻域校正因子，其中第i個(gè)碼元的頻域校正因子為其中j為虛數(shù)符號(hào)，A 表示第i個(gè)碼元的頻率范圍，％表示從隨機(jī)序列線(xiàn)形調(diào)頻信號(hào)變換到標(biāo)準(zhǔn)線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)時(shí)， 第i個(gè)碼元在時(shí)域上的移動(dòng)距離；
[0015] 步驟2 :對(duì)收到的隨機(jī)序列線(xiàn)形調(diào)頻信號(hào)回波數(shù)據(jù)進(jìn)行FFT處理，將每個(gè)碼元的 FFT處理結(jié)果同對(duì)應(yīng)的頻域校正因子相乘，再進(jìn)行IFFT處理，獲得序列重排后的標(biāo)準(zhǔn)線(xiàn)性 調(diào)頻信號(hào)；
[0016] 步驟3 :序列重排后的標(biāo)準(zhǔn)線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)進(jìn)行常規(guī)加窗和脈沖壓縮處理。
[0017] 有益效果
[0018] 本發(fā)明通過(guò)隨機(jī)序列線(xiàn)形調(diào)頻信號(hào)進(jìn)行頻域校正重排處理，在時(shí)域?qū)⑵湫Ｕ秊闃?biāo) 準(zhǔn)線(xiàn)形調(diào)頻信號(hào)，為后面的加窗和脈沖壓縮處理提供條件，改善了隨機(jī)序列線(xiàn)形調(diào)頻信號(hào) 的脈沖壓縮性能，從而獲得較低的脈壓旁瓣。本方法適應(yīng)了隨機(jī)序列線(xiàn)形調(diào)頻信號(hào)應(yīng)用需 求，方便信號(hào)的處理。本發(fā)明對(duì)隨機(jī)序列線(xiàn)形調(diào)頻信號(hào)編碼特性沒(méi)有限制，可適用于各種類(lèi) 型的隨機(jī)序列線(xiàn)形調(diào)頻信號(hào)處理。
【附圖說(shuō)明】
[0019] 圖1 :線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)仿真數(shù)據(jù)圖；
[0020] 圖2 :13位巴克碼信號(hào)仿真數(shù)據(jù)圖；
[0021] 圖3 :隨機(jī)序列線(xiàn)性調(diào)頻彳目號(hào)不意圖；
[0022] 圖4 :隨機(jī)序列信號(hào)時(shí)域加窗脈壓局部圖；
[0023] 圖5 :線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)時(shí)域加窗脈壓局部圖；
[0024] 圖6 :隨機(jī)序列線(xiàn)形調(diào)頻信號(hào)序列重排處理流程；
[0025] 圖7 :回波信號(hào)非加窗脈沖壓縮局部圖；
[0026] 圖8 :隨機(jī)序列信號(hào)常規(guī)加窗脈壓局部圖；
[0027] 圖9 :序列重排后信號(hào)脈沖壓縮結(jié)果局部圖。
【具體實(shí)施方式】
[0028] 下面結(jié)合具體實(shí)施例描述本發(fā)明：
[0029] 本實(shí)施實(shí)例為一個(gè)在半實(shí)物雷達(dá)模擬器上采用隨機(jī)序列線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)作為發(fā)射 波形，并進(jìn)行序列重排脈沖壓縮處理。
[0030] 頻域重排的方法基于傅利葉變換的位移性質(zhì)，其公式如下
[0031] 設(shè)：〕[/(/)] = F(CJ),
[0032] 則有：：！作 ±?)] = c^?F(?。╝ 為實(shí)數(shù)），3 lIVWF ⑷]=/(?±幻。
[0033] 根據(jù)該公式，只需要在信號(hào)的頻域乘以一個(gè)因子，再經(jīng)過(guò)逆傅利葉變換，就可 以獲得時(shí)域位置移動(dòng)后的信號(hào)f (t±a)。
[0034] 本實(shí)施例序列重排脈沖壓縮處理就是根據(jù)隨機(jī)序列線(xiàn)形調(diào)頻信號(hào)的編碼特點(diǎn)，其 隨機(jī)序列碼決定了其信號(hào)頻域和時(shí)域分布規(guī)律，根據(jù)其規(guī)律，在頻域生成各個(gè)碼元段位置 校正信號(hào)，同接收到的雷達(dá)回波信號(hào)進(jìn)行頻域位置沖排處理，在時(shí)域?qū)⒃S機(jī)序列線(xiàn)形調(diào) 頻信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)，最后進(jìn)行常規(guī)脈沖壓縮加窗處理，得到脈沖壓縮結(jié)果，具 體采用下面的步驟：
[0035] 步驟1 :根據(jù)隨機(jī)序列線(xiàn)形調(diào)頻信號(hào)的編碼序列，得到隨機(jī)序列線(xiàn)形調(diào)頻信號(hào)中 每個(gè)碼元的頻域校正因子，其中第i個(gè)碼元的頻域校正因子為,其中j為虛數(shù)符號(hào)，R 表示第i個(gè)碼元的頻率范圍，％表示從隨機(jī)序列線(xiàn)形調(diào)頻信號(hào)變換到標(biāo)準(zhǔn)線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)時(shí)， 第i個(gè)碼元在時(shí)域上的移動(dòng)距離；
[0036] 步驟2 :對(duì)收到的隨機(jī)序列線(xiàn)形調(diào)頻信號(hào)回波數(shù)據(jù)進(jìn)行FFT處理，將每個(gè)碼元的 FFT處理結(jié)果同對(duì)應(yīng)的頻域校正因子相乘，再進(jìn)行IFFT處理，獲得序列重排后的標(biāo)準(zhǔn)線(xiàn)性 調(diào)頻信號(hào)；
[0037] 步驟3 :序列重排后的標(biāo)準(zhǔn)線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)進(jìn)行常規(guī)加窗和脈沖壓縮處理。
[0038] 本實(shí)施實(shí)例設(shè)定模擬雷達(dá)的信號(hào)參數(shù)為：信號(hào)載頻9GHz，信號(hào)脈寬35us，調(diào)頻斜 率Kr = 1000 · IO9Hz/秒，信號(hào)分段隨機(jī)序列為（7, 2, 5,4, 3,1，6)。
[0039] 在仿真運(yùn)行時(shí)，雷達(dá)模擬器按照時(shí)間節(jié)拍，模擬隨機(jī)序列線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)射頻回波， 經(jīng)過(guò)下變頻后，進(jìn)行采樣處理，處理中使用了序列重排加窗處理方法，為了進(jìn)行對(duì)比，也是 用非加窗處理方法和常規(guī)加窗處理方法。
[0040] 處理結(jié)果如圖7~圖9所示，序列重排后的信號(hào)以基礎(chǔ)信號(hào)為樣本進(jìn)行脈沖壓縮， 由于信號(hào)畸變影響，主峰幅度相比標(biāo)準(zhǔn)線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)略有下降（約〇. 5dB)，信號(hào)的旁瓣分 布雖然不及標(biāo)準(zhǔn)線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)，但是比直接進(jìn)行脈沖壓縮的情況，近區(qū)和遠(yuǎn)區(qū)旁瓣都有明 顯降低，加窗后主副瓣比可以達(dá)到約23dB，比非加窗脈壓提高10dB，比常規(guī)加窗脈壓提高 5dB〇
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種隨機(jī)序列線(xiàn)形調(diào)頻信號(hào)加窗脈沖壓縮方法，其特征在于：采用以下步驟： 步驟1:根據(jù)隨機(jī)序列線(xiàn)形調(diào)頻信號(hào)的編碼序列，得到隨機(jī)序列線(xiàn)形調(diào)頻信號(hào)中每個(gè) 碼元的頻域校正因子，其中第i個(gè)碼元的頻域校正因子為6夂\其中j為虛數(shù)符號(hào)，R表示 第i個(gè)碼元的頻率范圍，％表示從隨機(jī)序列線(xiàn)形調(diào)頻信號(hào)變換到標(biāo)準(zhǔn)線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)時(shí)，第i 個(gè)碼元在時(shí)域上的移動(dòng)距離； 步驟2 :對(duì)收到的隨機(jī)序列線(xiàn)形調(diào)頻信號(hào)回波數(shù)據(jù)進(jìn)行FFT處理，將每個(gè)碼元的FFT處 理結(jié)果同對(duì)應(yīng)的頻域校正因子相乘，再進(jìn)行IFFT處理，獲得序列重排后的標(biāo)準(zhǔn)線(xiàn)性調(diào)頻信 號(hào)； 步驟3 :序列重排后的標(biāo)準(zhǔn)線(xiàn)性調(diào)頻信號(hào)進(jìn)行常規(guī)加窗和脈沖壓縮處理。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提出一種隨機(jī)序列線(xiàn)形調(diào)頻信號(hào)加窗脈沖壓縮方法，利用隨機(jī)序列線(xiàn)形調(diào)頻信號(hào)的頻域與時(shí)域分布規(guī)律，通過(guò)頻域校正的方法對(duì)隨機(jī)序列線(xiàn)形調(diào)頻信號(hào)進(jìn)行序列重排，將其波形恢復(fù)為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)線(xiàn)形調(diào)頻信號(hào)，再采用傳統(tǒng)的加窗和脈沖壓縮方法進(jìn)行處理，可以獲得較好且穩(wěn)定的脈沖壓縮性能，對(duì)隨機(jī)序列線(xiàn)形調(diào)頻信號(hào)的隨機(jī)序列變化不敏感。本發(fā)明可適用于各種隨機(jī)序列線(xiàn)形調(diào)頻信號(hào)的脈沖壓縮處理。
【IPC分類(lèi)】G01S7/28
【公開(kāi)號(hào)】CN104914413
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510184561
【發(fā)明人】朱萸, 李其勤, 方劍
【申請(qǐng)人】中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第二十九研究所
【公開(kāi)日】2015年9月16日
【申請(qǐng)日】2015年4月20日