一种基于三周期调频连续波相参雷达距离速度去耦合方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于三周期调频连续波相参雷达距离速度去耦合方法，本发明可用于多目标场合。本发明的主要技术要点为：通过三个周期下经过MTD处理后的距离-速度图像间的多目标关联和速度解模糊，得到目标真实运动速度，进而完成对距离-速度的解耦合。本发明相比较通常的三角波线性调频连续波雷达，其可靠性和准确性都得到提高。
【专利说明】一种基于三周期调频连续波相参雷达距离速度去耦合方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种基于三周期锯齿波的调频连续波相参雷达运动目标距离速度去 耦合方法。
【背景技术】
[0002] 相对于脉冲雷达，线性调频连续波（linear frequency modulation continuous wave，LFMCW)雷达更容易实现高的距离分辨率。同时，它还具有无测距盲区、发射功率低、 抗截获能力强、易实现设备的小型化和轻量化等优点，这些都使得线性调频连续波雷达在 以民用和军用中获得了广泛的关注。
[0003] 但线性调频连续波雷达存在严重的距离-速度耦合问题，通常发射三角波波形， 利用正、负斜率下运动目标耦合距离关于真实距离镜像的特点，完成对目标真实距离和速 度的解算。但在多目标环境中，存在目标间配对难的问题。目前，解决该问题常用的方法包 括：基于频谱面积的配对法、基于MTD速度的配对法和变发射周期的配对方法。其中，频谱 面积法对于谱特征相近的目标难以正确配对；MTD速度法对于模糊速度相近的目标，也容 易出现配对错误；变周期配对法理论上较为理想，但存在难以工程实现的缺点。
【发明内容】
[0004] 本发明要解决的技术问题是提供一种基于三周期锯齿波的调频连续波相参雷达 运动目标距离速度去耦合方法，实现线性调频连续波雷达在多目标场合下的高可靠性和准 确性的距离速度解耦合。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：
[0006] -种基于三周期锯齿波的调频连续波相参雷达运动目标距离速度去耦合方法，其 特征在于该方法包括以下步骤：
[0007] 步骤1、雷达依次连续发射三种不同周期的调频连续波信号，并且每种周期的调频 连续波信号均连续发射L次，其中L为相参积累周期数；其次，雷达对三种不同周期的调频 连续波信号与对应的接收回波信号之间的差拍信号分别进行模数转换，得到三个周期下的 数字差拍信号；
[0008] 步骤2、对三个周期下的数字差拍信号各自依次进行一维FFT处理以及二维MTD处 理，得到三幅不同周期下的耦合距离-模糊速度图像；
[0009] 步骤3、以三幅耦合距离-模糊速度图像下耦合距离误差最小为准则，对三幅耦合 距离-模糊速度图像中的同一目标进行关联；
[0010] 步骤4、以三周期下多普勒频率二次均方差最小为准则，对经过步骤3关联形成的 同一目标进行速度解模糊，得到该目标的真实速度；
[0011] 步骤5、根据线性调频连续波雷达运动目标的距离-速度耦合关系，从耦合距离中 解算出该目标的真实距离。
[0012] 其中，所述步骤1中，三种不同周期具体要求为：使得小于雷达最大设计多普勒频 率的任意回波多普勒都至少能被两个不同的发射周期所解析。
[0013] 其中，所述步骤3具体包括以下步骤：
[0014] (3-1)设共有N个目标，其在两幅耦合距离-模糊速度图像中的耦合距离分别为 Rn、R2j，其中i代表一副耦合距离-模糊速度图像中的目标编号，j代表另一副耦合距离-模 糊速度图像中的目标编号；定义误差矩阵Δ，
[0015]
【权利要求】
1. 一种基于三周期调频连续波相参雷达距离速度去耦合方法，其特征在于该方法包括 以下步骤： 步骤1、雷达依次连续发射三种不同周期的调频连续波信号，并且每种周期的调频连续 波信号均连续发射L次，其中L为相参积累周期数；其次，雷达对三种不同周期的调频连续 波信号与对应的接收回波信号之间的差拍信号分别进行模数转换，得到三个周期下的数字 差拍号； 步骤2、对三个周期下的数字差拍信号各自依次进行一维FFT处理以及二维MTD处理， 得到三幅不同周期下的耦合距离-模糊速度图像； 步骤3、以三幅耦合距离-模糊速度图像下耦合距离误差最小为准则，对三幅耦合距 离-模糊速度图像中的同一目标进行关联； 步骤4、以三周期下多普勒频率二次均方差最小为准则，对经过步骤3关联形成的同一 目标进行速度解模糊，得到该目标的真实速度； 步骤5、根据线性调频连续波雷达运动目标的距离-速度耦合关系，从耦合距离中解算 出该目标的真实距离。
2. 根据权利要求1所述的一种基于三周期锯齿波的调频连续波相参雷达运动目标距 离速度去耦合方法，其特征在于：所述步骤1中，三种不同周期具体要求为：使得小于雷达 最大设计多普勒频率的任意回波多普勒都至少能被两个不同的发射周期所解析。
3. 根据权利要求1所述的一种基于三周期锯齿波的调频连续波相参雷达运动目标距 离速度去耦合方法，其特征在于：所述步骤3具体包括以下步骤： (3-1)设共有N个目标，其在两幅耦合距离-模糊速度图像中的耦合距离分别为Rn、 R2j，其中i代表一副耦合距离-模糊速度图像中的目标编号，j代表另一副耦合距离-模糊 速度图像中的目标编号；定义误差矩阵Δ，
其中，Λ" = |Rn-R2j|，N为正整数； (3-2)设定初始误差矩阵Λ ω = Λ，判断是否存在min Λ ω彡RTH，若存在，则认为一幅 耦合距离-模糊速度图像中的目标i与另一幅图像中的目标j是同一个目标；其中，RTH为 设定的耦合距离关联门限； (3-3)将误差矩阵Λ ω中第i行与第j列删除，得到新的误差矩阵Λ (1)，在此进行判 断：如果minA(1) >RTH，则完成对同一目标的关联；如果minA(1)彡RTH，则转入步骤（3-2) 进行下一次与耦合距离关联门限R TH的判断。
4. 根据权利要求1所述的一种基于三周期锯齿波的调频连续波相参雷达运动目标距 离速度去耦合方法，其特征在于：所述步骤4具体包括以下步骤： (4-1)列举目标的所有可能多普勒频率值：
式中，Tk为第k个周期，Fdk为第k个周期下所测的模糊多普勒频率;m为多普勒模糊周 期数，Μ为最大模糊周期数； (4-2)定义目标的平均多普勒
式中，r、p、q分别是不同的模糊周期数，其值在-Μ与Μ之间。 (4-3)通过最小均方差解算目标的真实速度 定义第j个多普勒脉冲串Cd :
在上式中，使得Cd最小的Z为最佳多普勒频率，也就是目标的真实多普勒频率，进而得 至IJ目标的真实径向速度v为：
式中，λ为发射的调频连续波信号波长。
【文档编号】G01S13/34GK104155649SQ201410442949
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年9月2日 优先权日:2014年9月2日
【发明者】郑远, 温博 申请人:中国电子科技集团公司第五十四研究所