多峰值低多普勒旁瓣的相位编码信号设计方法_2

文档序号:9325794阅读:来源:国知局
勒通道的旁瓣向量分别为
,在多普勒维上大于等于零多普勒频率的多普勒通道的峰值分别为 Id1,…,Id1,…,bM,其中 i e [0, Ndl],I e [1,M];
[0047] (5b)分别取多普勒通道的旁瓣向量和多普勒通道的峰值的p范数组成向量P,
[0049] 其中,N · I |p表示P范数;
[0050] (5c)假设向量P中每个元素对应的系数向量为 t e [l,Ndl+M+l],则构建目标函数为:
[0051]
[0052] 其中,min表示最小化,I I · I |p表示p范数,Θ表示点乘,α为相位编码信号的相 位向量。
[0053] 本发明与现有技术相比具有如下优点:(1)本发明设计相位编码信号的准则之一 是最小化多普勒旁瓣峰值电平,因此解决了现有技术由于多普勒频率失配造成的旁瓣电平 升高问题,提高了雷达的性能;(2)本发明设计相位编码信号的另一个准则是在距离-多普 勒维产生多峰值,并使多峰值分别逼近期望的峰值,可以解决目标速度过大时,多普勒补偿 脉冲压缩滤波器数目会过多,导致测速精度低的问题。
【附图说明】
[0054] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以 根据这些附图获得其他的附图。
[0055] 图1是本发明的实现总流程图;
[0056] 图2是本发明使用最小ρ范数算法求解雷达波形相位时的子流程图;
[0057] 图3是用本发明方法设计的相位编码信号经过设置的每个多普勒频率脉冲压缩 后在距离-多普勒维上的三维图,其中,X轴表示归一化多普勒频率,单位为Hz,y轴表示距 离移位,z轴表示幅度;
[0058] 图4是用本发明方法设计的相位编码信号经过设置的每个多普勒频率脉冲压缩 后多普勒旁瓣抑制频段处与未进行多普勒旁瓣抑制频段处的多普勒旁瓣对比图,其中,X轴 表示归一化多普勒频率,单位为Hz,y轴表示距离移位,z轴表示幅度;
[0059] 图5是用本发明方法设计的相位编码信号经过设置的每个多普勒频率脉冲压缩 后在距离-多普勒维上的等高图。其中,横坐标表示归一化多普勒频率,单位为Hz,纵坐标 表示距离移位。
【具体实施方式】
[0060] 下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例,都属于本发明保护的范围。
[0061 ] 参照图1,本发明的实现步骤如下:
[0062] 步骤1,根据雷达发射信号的带宽和雷达发射信号的时宽确定相位编码信号的码 元长度,所述相位编码信号为雷达发射的探测信号。
[0063] 根据雷达发射信号的带宽B和雷达发射信号的时宽Tp得到所述相位编码信号的 码元长度N s= ceil (BXT p),其中,ceil (·)表示向上取整数。
[0064] 步骤2,确定所述相位编码信号在距离-多普勒维上的峰值个数,以及每个峰值在 距离-多普勒维上的位置。
[0065] 雷达的测速精度与相位编码信号在距离-多普勒维上的峰值个数有关,相位编码 信号在距离-多普勒维上的峰值个数越多,雷达的测速精度越高。但是,相位编码信号在距 离-多普勒维上的峰值个数越多,相位编码信号的峰值的幅度会相对降低,相位编码信号 旁瓣的幅度也会相对升高,进而影响雷达的检测性能。因此,在实际应用中,需要折中考虑 雷达的测速精度和雷达的检测性能,以确定相位编码信号在距离-多普勒维上的峰值个数 N ;由于用匹配滤波器对设计的相位编码信号进行脉冲压缩,故峰值个数N多3,且为奇数。
[0066] 在多普勒维上,相位编码信号的各个峰值的位置的设定遵循以下原则:首先,相位 编码信号的任意峰值在多普勒维上的位置对应的多普勒频率的绝对值不能大于相位编码 信号的归一化最大多普勒频率T dmax;其次,在保证相位编码信号各峰值在多普勒维上出现 的位置对应的多普勒频率不同的条件下,根据实际需要确定相位编码信号的各峰值在多普 勒维上的位置。在距离维上,在保证相位编码信号各峰值在距离维上的位置不同的条件下, 尽量选择相位编码信号的各峰值出现的位置为离第N s个点较近的位置。Ns为所述相位编 码信号的码元长度。
[0067] 对于码元长度为队的相位编码信号,其模糊函数图关于相位编码信号的距离-多 普勒二维图上的点(N s,0)对称,因此,相位编码信号的N个峰值也是关于相位编码信号的 距离-多普勒二维图上的点(Ns,0)对称的,其中N s表示距离维上的第Ns个点,0表示多普 勒维上的零多普勒频率。由于此N个峰值的位置是提前人为设定好的,故该N个峰值每两 个峰值之间在距离-多普勒维上的距离和与水平线所成的角度都是确定的,且是唯一的; 因此只要至少出现两个峰值,便可精确推测出零多普勒通道的位置,进而可以精确测速。
[0068] 令M表示相位编码信号的峰值所在位置的多普勒频率大于零的峰值个数,则相位 编码信号总的峰值个数N = 2M+1。
[0069] 设置相位编码信号的此M个峰值的位置为
[0070] Oi1,Iii1),…,Oi1,Iii1),…,(n M,mM)
[0071] 其中I e [1,Μ],ηι表示距离维上的第1个点,Hi1表示多普勒维上多普勒频率大于 零的第1个点,M取值为正整数。
[0072] 则相位编码信号的峰值在多普勒维上的位置对应的多普勒频率小于零的M个峰 值的位置为
[0073] QNs-Ii1, H1),…,QNs-Ii1, H1),…,(2Ns_nM,_mM)
[0074] 其中,2Ns_ni表示在距离维上n i点关于距离维上第N汁点对称的点,-m廣示多普 勒维上多普勒频率小于零的第1个点。设置相位编码信号的峰值在多普勒维上的位置对应 零多普勒频率处的峰值位置为(N s,m。)。
[0075] 由于此N个峰值的位置是提前人为设定好的,故该N个峰值每两个峰值之间在距 离-多普勒维上的距离和与水平线所成的角度都是确定的,且是唯一的;因此只要至少出 现两个峰值,便可精确推测出零多普勒通道的位置,进而可以精确测速。
[0076] 步骤3,确定所述相位编码信号的多普勒频率点的选取间隔,以及对相位编码信号 进行旁瓣抑制的多普勒频段宽度,并根据所述多普勒频率点的选取间隔和所述多普勒频段 宽度确定所述相位编码信号在多普勒维上的多普勒通道个数。
[0077] 步骤3中具体包括如下子步骤:
[0078] (3a)确定所述相位编码信号的最大多普勒频率=2vmax/;l,其中v_为目标 的最大径向速度,λ为雷达发射信号的波长。
[0079] (3b)确定所述相位编码信号的归一化最大多普勒频率尤_ =1/#,以及所述 相位编码信号的归一化最小多普勒频率fd_= -f d_其中,B为雷达发射信号的带宽。
[0080] (3c)根据所述相位编码信号的归一化最大多普勒频率fd_和所述相位编码信号 的归一化最小多普勒频率Tdmx,得到对所述相位编码信号进行旁瓣抑制的多普勒频段宽度 fwldth= 2X (f ,其中 X 表示乘号。
[0081] 具体的,根据雷达发射信号的载频,可以知道雷达发射信号的波长λ ;由雷达所 要探测的目标类型,可以确定目标的最大径向速度^_,通过目标的最大径向速度可以求得 相位编码信号的最大多普勒频率JLax 进一步根据雷达发射信号的带宽Β,可以 求得相位编码信号的归一化最大多普勒频率=/dmax/i?,进而可以知道相位编码信号 的归一化最小多普勒频率fd_= ^iax。根据相位编码信号的归一化最大多普勒频率fd_ 和相位编码信号的归一化最小多普勒频率fdnux,可得需要对相位编码信号进行多普勒旁瓣 抑制的频段宽度fwldth= 2X (f d_-fd_),其中X表示乘号。即进行多普勒旁瓣抑制的频段
[0082] (3d)假定雷达的多普勒频率分辨率为Δ fd,则根据雷达的多普勒频率分辨率Δ fd 确定所述相位编码信号的多普勒频率点的选取间隔At d,使At d< Afd。其中,多普 勒频率分辨率^匕是根据实际需求进行确定的。
[0083] (3e)根据对所述相位编码信号进行旁瓣抑制的多普勒频段宽度fwldth和所述相位 编码信号的多普勒频率点的选取间隔Af' d,确定所述相位编码信
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