一种对雷达回波信号进行内插多普勒补偿的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于信号处理技术领域，应用于相位编码信号在处理时由于多普勒频率引 起的失配问题。
【背景技术】
[0002] 二相序列码具有良好的相关性，是雷达应用中的首选，但又因为二相编码信号是 多普勒敏感信号，在动目标的检测中，由于运动物体具有的速度，使得发射和回波之间产生 频率差，造成处理时出现失配现象，造成脉压结果的变形，严重就会导致无法检测到目标。 因此对多普勒效应的分析以及脉压前的补偿是非常必要的。
[0003] 内插法补偿算法的主要原理就是对序列进行二次数据内插，将回波信号中的多普 勒信号恢复出来，最后进行补偿。
[0004] 我们将零中频具有多普勒频移的相位编码信号用下式表示：
障]、，" …[0008] 其中an= 1，-1，Θ为回波的初相，视为定值。[0009] 将式（2)自相乘可以得到：[0010] s_l(n) =s(η) ·s(η) =(an)2exp(j4πfdnTp+2θ) (3)[0011] 因为二相编码都为+1或者-1，所以（an)2恒为l，s_l是含有多普勒频移但是不再 受到相位编码序列调制的回波信号，且其相位相比回波信号增加了一倍，经过二分频处理 得到：[0012] s_2(n) =exp(j2nfdnTp+θ) (4)[0013] 上述的二分频可以通过以下内插法来实现，对s_l序列取前面一半得到：[0014]
[0005]
[0006]
(5)
[0015] 将r(η)按照以下线性关系内插得到新的序列u(η)
[0016] (€)
[0017] 上述方法中，当η= 1时，其值不存在，我们用r(l)近似表示。可知u(n)是8_2(11) 的近似序列，会存在误差。
[0018] 将s(η)与u(η)的共辄相乘得到：
[0019] ν(n) =s(η) ·u* (η) ^s(η) ·s_2*(η) =an(7)
[0020] 经过上述的处理，我们可以看到v(n)是不受多普勒调制的二相码序列，我们对 v(η)进匹配相关处理，不存在多普勒失配的问题，消除了多普勒效应。但是在存在回波遮挡 的情况，由于接收数据的不完整，传统的内插法补偿办法出现了缺陷，如图1，从图中我们看 到补偿前后，其脉压输出没有改善，主瓣依然无法分辨。
【发明内容】
[0021] 要解决的技术问题
[0022] 传统的内插多普勒补偿算法在理论上能够解决由于多普勒频率带来的失配问题， 影响最终对目标的监测。但是在实际的应用中，由于目标距离的不定性，在近距离处的回波 遮挡会影响该算法的补偿效果，本发明主要针对这一问题，对算法进行改进，以实现在存在 回波遮挡的情况下使用内插算法解决多普勒敏感问题。
[0023] 技术方案
[0024] -种对雷达回波信号进行内插多普勒补偿的方法，其特征在于步骤如下：
[0025] 步骤1:对采样的雷达回波信号% 进行自相乘：
[0026] s_l(n) =s(η) ·s(η) =(an)2exp(j4nfdnTp+2θ)
[0027] 其中，an= 1，-1，Θ为回波的初相，fA多普勒频率、Tp为子脉冲、n为采样点；
[0028] 步骤2 :对s_l序列取相位编码码长Ν后面的一半得到r(η):
[0029]
[0030] 步骤3 :将r(η)按照以下线性关系内插得到新的序列u(η):
[0031]
[0032] 步骤4 :将s(η)与u(η)的共辄相乘得到补偿后的雷达回波信号：
[0033] ν(n) =s(η) ·u* (η) 〇
[0034] 有益效果
[0035] 本发明提出的一种对回波信号进行内插多普勒补偿的方法，通过分析回波遮挡原 理，找到传统内插算法在回波遮挡下的全〇缺陷。在对传统算法中数据处理部分进行改进 后，很好的避免了这一问题。不仅保证了无回波遮挡情况下补偿效果，也适用于遮挡情况 下，补偿效果明显，更好的扩大了该算法的适用范围。
【附图说明】
[0036] 图1传统内插算法补偿前后：(a)为补偿前的脉压结果；(b)为运用传统内插算法 补偿后脉压结果；（c)为补偿前的脉压dB结果；（d)为补偿后的脉压dB结果；
[0037] 图2回波遮挡示意图
[0038] 图3 255位MAC序列补偿前后的脉压结果：（a) 255位MAC序列补偿前脉压；（b) 255 位MAC序列补偿后脉压
[0039] 图4算法改进前后的补偿效果：(a)传统算法补偿；(b)本发明算法补偿
【具体实施方式】
[0040] 现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：
[0041] 分析引起回波遮挡的原理：回波遮挡分为前遮挡和后遮挡，其示意图如图2。
[0042] 针对图2中的三种情况，目标距离分别满足以下条件：
[0043]c为光速，N为相位编码码长，字码宽度为tb，脉冲重复周期?；;
[0044] 当/?<_#时，回波前半部分被截断，只能接受后部分，称为前遮挡，如（b); ￡
[0045] 当< /? <Γ(7，._Λ'ν丨时，回波全部被接收，如图（c); L
[0046] 当</?< 4时，回波信号的后部分被截断，只能接收前部分，称为后遮 22 挡，如图（d)。
[0047] 在一般的设计中，通过调整码长可以人为的控制后遮挡的情况，但是对前遮挡是 无法避免的，所以在使用多普勒补偿时必须考虑前遮挡情况。前遮挡是在接收回波时无法 完成整体数据的接收，只接收到后半部分数据。在脉冲压缩时，对缺失的数据都进行补〇处 理。
[0048] 在传统内插法中，在进行数据生成时，取的是前半部分数据，如果前回波遮挡的丢 失部分超过了原数据的一半，采用传统补偿算法，式（5)的r(η)是全0。算法失去意义。因 此对这部分的采样数据，改为取后半部分，式（5)变为： 況+ 1
[0049] /·(//'} ~·.ν_ 1(//) ---<n<N (旦※）
[0050] 在更改后，保证了r(n)非零，算法可以继续实现。
[0051] 1)无回波遮挡的补偿仿真结果
[0052] 以255位MAC序列为例，子脉冲Tp= 22ns，工作频率f。=6. 8GHz，多普勒频率为 fd=ΙΟΚΗζ，目标距离R= 700m，SNR= 10dB。其仿真结果如图3。
[0053] 在图3(a)和3(b)，当具有ΙΟΚΗζ的多普勒频率时，脉压结果主副瓣比降低到 5. 52dB，补偿后，主瓣明显，且主瓣周围出现凹槽，主副瓣比提高到19. 19dB。
[0054] 2)时宽失配时的补偿方法修补
[0055] 以31位MAC序列（核心素数29)，目标距离为R= 28m，多普勒频率为fd=ΙΟΚΗζ， SNR= 10dB为例，在时宽失配情况下的仿真结果如图4。
[0056] 在采用了改进后的方法对存在回波遮挡情况今后补偿后，其主副瓣相比提高了 4. 15dB。
【主权项】
1. 一种对雷达回波信号进行内插多普勒补偿的方法，其特征在于步骤如下： 步骤1 :对采样的雷达回波信号1进行自相乘：其中，an= 1，-1，Θ为回波的初相，f ,为多普勒频率、τ p为子脉冲、η为采样点； 步骤2 :对s_l序列取相位编码码长Ν后面的一半得到r (η):步骤3:将r (η)按照以下线性关系内插得到新的序列u (η):步骤4 :将s (η)与u (η)的共辄相乘得到补偿后的雷达回波信号： ν (n) = s (η) · u* (η) 〇
【专利摘要】本发明涉及一种对雷达回波信号进行内插多普勒补偿的方法，通过分析回波遮挡原理，找到传统内插算法在回波遮挡下的全0缺陷。在对传统算法中数据处理部分进行改进后，很好的避免了这一问题。不仅保证了无回波遮挡情况下补偿效果，也适用于遮挡情况下，补偿效果明显，更好的扩大了该算法的适用范围。
【IPC分类】G01S7/41
【公开号】CN105334505
【申请号】CN201510609643
【发明人】于萌, 张春荣, 王栋, 于贵龙, 余铁军, 任亚欣, 芦嘉, 张维昊
【申请人】西安电子工程研究所
【公开日】2016年2月17日
【申请日】2015年9月23日