一种基于OFDM-chirp波形的目标检测方法与流程

本发明涉及雷达信号处理技术领域，具体为一种基于ofdm-chirp波形的目标检测方法。

背景技术：

线性调频波形(linearfrequencymodulationwaveform,lfmwaveform；又称为chirp波形)作为一种最为常见的雷达信号波形，已经在运动目标检测领域得到了广泛的应用。它具有恒定包络、近似矩形窗的信号频谱以及线性的时频特性，可以有效提高目标检测的信噪比(signal-to-noiseratio,snr)。另一方面，正交频分复用(orthogonalfrequencydivisionmultiplexing,ofdm)波形是一种在频率上正交的波形，它可以在单天线上实现多通道信号发射，并且解决lfm波形面临的距离—多普勒耦合问题，但该波形的包络会随时间快速变化。

技术实现要素：

本发明的目的是：设计一种ofdm-chirp波形，利用该波形解决lfm波形和ofdm波形分别存在的上述问题，提高运动目标检测性能。包括以下步骤：

s1：设计一种ofdm-chirp波形；

s2：对ofdm-chirp波形采用能量检测的方法进行目标检测；获得检测概率相对于不同snr的曲线。

作为上述方案的进一步改进：

进一步地；所述步骤s1，设计一种ofdm-chirp波形；设s[n]＝exp[jπk(nts)²]表示原始的lfm波形；其中k＝b/tp表示调频率，b、tp分别表示原始的lfm波形的带宽和脉冲宽度，ts＝1/fs表示采样间隔，fs＝2b表示采样率，n＝1,2,...,n，n＝tp/ts并向下取整表示采样点数。

进一步地；设其中s[p]＝fft{s[n]}表示s[n]的频谱，fft{·}表示n点傅里叶变换；然后分别按照插值方式1和插值方式2获得s1[q]和s2[q]：

s1[q]＝[s[0],0,s[1],0,…,s[n-1],0]；

s2[q]＝[0,s[n-1],0,s[n-2],0,…,0,s[0]]；

其中q＝1,2,...,2n；

则设计的ofdm-chirp波形表示为f(m)＝ifft{s1[q]+s2[q]}；

其中ifft{·}表示2n点逆傅里叶变换，m＝1,2,...,2n；此时ofdm-chirp波形的带宽为原始的lfm波形的2倍。

进一步地；所述步骤s2能量检测通过能量检测器来检测，所述能量检测器表示为：

即在不同snr下，当信号能量与噪声能量之比大于1时，则判定为检测到目标。

进一步地；采用蒙特卡洛仿真的方法对不同snr进行仿真，利用检测到目标的次数除以蒙特卡洛仿真的总次数，可以获得该snr下的检测概率pd，最终获得检测概率相对于不同snr的曲线。

本发明的有益效果：设计的ofdm-chirp波形没有lfm波形面临的距离-多普勒耦合问题，以及ofdm面临的包络会随时间快速变化的问题，且相对于现有的lfm波形和ofdm波形显著提高目标的检测概率。在实际应用中，本发明计算简便，效果更好。

附图说明

图1是本发明的实现流程图。

图2是ofdm-chirp波形的设计方案。

图3是利用本发明的具体实施方式进行仿真实验的仿真结果。

具体实施方式

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。

如图1所示，一种基于ofdm-chirp波形的目标检测方法，包括以下步骤：s1：设计一种ofdm-chirp波形；设s[n]＝exp[jπk(nts)²]表示原始的lfm波形；其中k＝b/tp表示调频率，b、tp分别表示原始的lfm波形的带宽和脉冲宽度，ts＝1/fs表示采样间隔，fs＝2b表示采样率，n＝1,2,...,n，n＝tp/ts并向下取整表示采样点数。

如图2所示，其中s[p]＝fft{s[n]}表示s[n]的频谱，fft{·}表示n点傅里叶变换。然后分别按照插值方式1和插值方式2获得s1[q]和s2[q]：

s1[q]＝[s[0],0,s[1],0,…,s[n-1],0]

s2[q]＝[0,s[n-1],0,s[n-2],0,…,0,s[0]]

其中q＝1,2,...,2n。那么，设计的ofdm-chirp波形可以表示为f(m)＝ifft{s1[q]+s2[q]}

其中ifft{·}表示2n点逆傅里叶变换，m＝1,2,...,2n。此时ofdm-chirp波形的带宽为原始的lfm波形的2倍。

s2：对ofdm-chirp波形采用能量检测的方法进行目标检测；获得检测概率相对于不同snr的曲线。

目标检测通过能量检测器来检测，所述能量检测器表示为：

即在不同snr下，当信号能量与噪声能量之比大于1时，则判定为检测到目标。采用蒙特卡洛仿真的方法对不同snr进行仿真，利用检测到目标的次数除以蒙特卡洛仿真的总次数，可以获得该snr下的检测概率pd，最终获得检测概率相对于不同snr的曲线。

如图3所示，进行仿真实验得到仿真结果，其中横轴表示snr，单位为db；纵轴表示检测概率pd，单位为1。该仿真的主要参数如下：中心频率fc＝1ghz，带宽b＝50mhz，tp＝6μs，原始的lfm波形的调频率为k。

为阐述ofdm-chirp波形的检测性能，采用同样具有2n个点的另一个lfm波形作为对比，且该lfm波形的调频率为2k，那么该lfm波形的带宽与设计的ofdm-chirp波形相同。根据仿真结果可以发现，采用ofdm-chirp波形可以获得比相同带宽下的lfm波形更高的检测概率，具有更好的目标检测性能。

本发明中各实施例的技术方案可进行组合，实施例中的技术特征亦可进行组合形成新的技术方案。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。