复合背景下时域信号的处理方法及复合信号处理系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种复合背景下时域信号的处理方法，包含：在相同地海面背景下检测目标的复合回波信号，获取第一复合回波信号，并在微调测试系统与地海面的相对高度后获取的第二复合回波信号；根据第一复合回波信号和第二复合回波信号，得出测试系统与地海面的相对高度微调造成的信号差值和信号变化率，从而得出多路径回波信号；第一复合回波信号减去多路径回波信号得到复合环境下目标的直接回波信号。本发明利用脉冲信号在空间传播时目标高度与地海面的相对高度的微调变化构造出多路径信号的变化率，求出响应的多路径信息，利用复合回波信号取出多路径信号得到复杂地海面背景下目标的直接回波信号，信号精度高，利于后续信号的使用。
【专利说明】复合背景下时域信号的处理方法及复合信号处理系统
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种目标电磁波回波信号数据处理技术，具体涉及一种针对超低空目 标与地海面复合散射背景下的基于多路径信号消除域信号的处理方法及复合信号处理系 统。
【背景技术】
[0002] 雷达接收的电磁波回波信号中包含的目标信号往往被淹没在噪声之中。比如在低 空、超低空环境这类复杂的背景环境中，目标回波信息在总的回波信号中占据的成分很少， 有时甚至不足10%。有效地提取有用的目标信号对提取目标的方位、速度等信息有重要的意 义。如何在强杂波信号中提取目标信号一直是学术界的难点。如果将原始测试信号直接应 用到全尺寸成像方法、信号数据分析等都会产生较大的误差。现有的一些方法如数值仿真 法、模型提取法等，它们通过数值模型对目标回波数据进行处理和提取，但是数值模型本身 往往存在一定的误差，特别是数值仿真对真实环境的模拟能力有限，这将极大的降低仿真 数据的现实可用性。特别是对目标与环境的耦合信号的仿真存在一定的困难。即便是数值 仿真方法也难以从目标与环境的复合回波信号中提取目标的直接回波信号。
【发明内容】
[0003] 本发明提供一种复合背景下时域信号的处理方法及复合信号处理系统，基于多路 径信号消除，建立了目标与地海面耦合的时域散射回波模型，在时域空间中有效的将目标 直接回波信号提取出来。
[0004] 为实现上述目的，本发明提供一种复合背景下时域信号的处理方法，其特点是，该 方法包含： 在相同地海面背景下检测目标的复合回波信号，获取第一复合回波信号，并在微调测 试系统与地海面的相对高度后获取的第二复合回波信号； 根据第一复合回波信号和第二复合回波信号，得出测试系统与地海面的相对高度微调 造成的信号差值和信号变化率，从而得出多路径回波信号； 第一复合回波信号减去多路径回波信号得到复合环境下目标的直接回波信号。
[0005] 上述复合回波信号表不为式（1):
【权利要求】
1. 一种复合背景下时域信号的处理方法，其特征在于，该方法包含： 在相同地海面背景下检测目标的复合回波信号，获取第一复合回波信号，并在微调测 试系统与地海面的相对高度后获取的第二复合回波信号； 根据第一复合回波信号和第二复合回波信号，得出测试系统与地海面的相对高度微调 造成的信号差值和信号变化率，从而得出多路径回波信号； 第一复合回波信号减去多路径回波信号得到复合环境下目标的直接回波信号。
2. 如权利要求1所述的复合背景下时域信号的处理方法，其特征在于，所述复合回波 信号表不为式（1):
(1) 上式中,1为接受天线接受信号的时刻为电磁波传播速度；
为目标直接回波 信号
指路径依次经过天线、目标、地海面、天线，以及路径依次经过天线、地海面、目 标、天线的散射回波信号
p为路径依次经过天线、地海面、目标、地海面、天线路径的 散射回波信号：
是天线的高度，
为目标高度
为天线至目标的水平距离；
是天线 到目标的直接路径长度，
是信号经地面反射到目标的多路径长度。
3. 如权利要求1所述的复合背景下时域信号的处理方法，其特征在于，所述测试系统 与地海面之间微调的高度差^需满足：
(4) 其中，
为电磁波传播速度：为天线发射的时域窄脉冲持续宽度；
为天线与目标高
度一致时，系统相对于地海面的高度，
为天线至目标的水平距离；根据测试系统与地海 面之间微调的高度差
可得，由于相对高度变化引起的一次多路径改变的时间延迟Λ t 为：
(5)。
4. 如权利要求1所述的复合背景下时域信号的处理方法，其特征在于，所述测试系统 与地海面的相对高度微调造成的信号变化率的求取方法包含： 对第一回波信号的电压值 ' 和第二复合回波信号的电压值V2进行幅度修正； 根据幅度修正后的第一复合回波信号的电压值 ' 和第二复合回波信号的电压值V2，求 取多路径回波信号变化率Vg (1); 对多路径回波信号变化率Vg(1)进行积分，反演得到目标在测量高度下的多路径回波信 _P
5. 如权利要求4所述的复合背景下时域信号的处理方法，其特征在于，所述第一复合 回波信号的电压值'和第二复合回波信号的电压值％进行幅度修正具体为：采用第一复合 回波信号的电压值 ' 和第二复合回波信号的电压值V2的第一个波峰幅度修正所有测量信 号的幅度值，根据两次测量得到的信号的第一个波峰的幅值的比例系数改变第二次测量得 到的信号的电压值V 2的后续波形的大小，保证两次测量中目标的直接回波信号的相同。
6. 如权利要求4所述的复合背景下时域信号的处理方法，其特征在于，所述求取多路 径回波信号变化率Vg (1)包含： 对第一复合回波信号的电压值'和第二复合回波信号的电压值％作差，得到测试系统 与地海面的相对高度变化带来的信号差； 得到多路径回波信号的变化量：Λ Vg= V2- % ; 得到多路径回波信号的变化率为如式（6): Vg(1)= (V2- N,)/ At (6) 其中，At为式（5)所得的微调高度引起的电磁波的时间延迟。
7. 如权利要求4所述的复合背景下时域信号的处理方法，其特征在于，所述多路径回 波信，
的积分反演如式（7):
上式中，
是示波器测量信号的时间序列值
I是第一复合回波 信号在时亥I
!：对应的信号的电压值
是第二复合回波信号在时刻
处对应的信号的电压值。
8. -种如权利要求1至7中任意一项权利要求所述复合背景下时域信号的处理方法的 复合信号处理系统，其特征在于，该系统包含： 信号采集模块，其采集两次测试系统与地海面的相对高度不同的情况下反馈的第一复 合回波信号和第二复合回波信号； 复合回波信号处理模块，其通信连接信号采集模块的输出端，通过第一复合回波信号 和第二复合回波信号得出多路径回波信号； 直接回波信号获取模块，其通信连接复合回波信号处理模块输出端，采用第一复合回 波信号减去多路径回波信号，得出检测目标的直接回波信号。
【文档编号】G01S7/292GK104297733SQ201410415748
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年8月21日 优先权日:2014年8月21日
【发明者】郭良帅, 梁子长, 张慧媛 申请人:上海无线电设备研究所