一种基于步进频MSK信号的低旁瓣脉冲压缩处理方法

本发明属于雷达通信一体化波形信号处理，涉及雷达通信共用波形的设计以及旁瓣抑制方法研究，具体涉及一种基于步进频msk信号的低旁瓣脉冲压缩处理方法。

背景技术：

1、雷达通信一体化系统是指该系统能够同时完成雷达探测和通信信息传输的功能，旨在打破雷达和通信两个系统的隔离，使其协同作战，提升系统的资源利用率。其中发射波形设计主要分为波形复用体制、波形合作体制和波形共用体制，其中波形共用体制是指采用同一发射波形来完成通信与雷达两种功能。

2、脉冲压缩技术是一种能同时提高雷达的作用距离和距离分辨率的技术，在接收端通过脉冲压缩处理将大带宽信号转为窄脉冲，达到较高的距离分辨能力。脉冲压缩技术解决了雷达的距离分辨能力和作用距离之间的矛盾，广泛应用于现代雷达，但是脉压通过匹配滤波后，无法避免地在主瓣两侧出现幅度低于主瓣的一系列的距离旁瓣。旁瓣是脉冲压缩处理中最不乐见但又无法避免的问题，旁瓣是有害的，如果大目标的旁瓣较高，在信号处理时会被误认为是主瓣，从而造成虚假目标的误判；并且大目标的旁瓣会压制或掩盖临近的较小目标的主瓣，导致小目标被淹没，从而引起目标的漏判。雷达波形的低旁瓣性能是脉冲压缩雷达系统的关键之一，其可避免强目标副瓣对弱目标的遮掩，从而提高雷达的探测能力。

3、在雷达通信一体化系统中，为了携带通信信息，不同脉冲需要发射不同信号波形。这些脉冲之间的差异性会导致匹配滤波后旁瓣失去规律性，存在旁瓣较大的问题。

4、现有雷达通信共用波形的设计方案基本思路为在常用的雷达波形中嵌入通信调制信息，提出了基于恒包络相位调制的一体化波形以及lfm-msk的调制方式等。现有的旁瓣抑制相关方法主要包括两种，第一种是通过加权加窗的方式抑制副瓣，第二种为在给定雷达波形的情况下，通过设计最小积分旁瓣(integrated sidelobe level，isl)滤波器来抑制旁瓣水平，具体为以积分旁瓣水平为目标函数，采用最小二乘迭代算法求解最小isl的系数。

5、然而，现有雷达通信共用波形中线性调频波形(linear frequency modulation，lfm)-最小频移键控(minimum shift keying，msk)信号的模糊函数不集中的特点不利于进行目标的分辨；而且，现有加权加窗抑制旁瓣的方法对旁瓣的抑制效果不显著，同时会造成主瓣的展宽；另外，通过设计非匹配滤波器的方式在极大降低旁瓣的同时会造成信噪比的严重损失，同时最小二乘迭代法求解滤波器系数的方式使得运算量较大，计算复杂。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种基于步进频msk信号的低旁瓣脉冲压缩处理方法。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

2、本发明实施例提供了一种基于步进频msk信号的低旁瓣脉冲压缩处理方法，包括步骤：

3、步骤1，产生步进频雷达波形与msk通信频移键控的联合编码波形，形成雷达通信共用信号；

4、步骤2，对所述雷达通信共用信号的共用波形序列进行模数转换，并与对应的匹配序列进行脉冲压缩处理，得到匹配滤波输出序列；

5、步骤3，建立以波形脉冲压缩积分旁瓣和旁瓣抑制器前后脉压峰值损失为代价函数的联合优化数学模型；

6、步骤4，基于所述联合优化数学模型，利用所述匹配滤波输出序列求解旁瓣抑制器的滤波系数；

7、步骤5，利用所述旁瓣抑制器的滤波系数对所述匹配滤波输出序列进行滤波，得到旁瓣抑制后的脉压输出。

8、与现有技术相比，本发明的有益效果：

9、本发明的低旁瓣脉冲压缩处理方法中，雷达通信共用信号为步进频雷达波形与msk通信频移键控的联合编码波形，该波形的模糊函数在原点处无限小的范围内有明显的尖峰，比现有的lfm-msk信号具有更集中的模糊函数特性，具有更优的雷达探测性能；在对共用波形序列进行处理时，先对信号进行脉冲压缩处理提高其信噪比，再匹配滤波输出序列进行滤波进行进一步的旁瓣抑制，可以提高对旁瓣的抑制效果，同时避免造成主瓣的展宽；由于建立了以波形脉冲压缩积分旁瓣和旁瓣抑制器前后脉压峰值损失为代价函数的联合优化数学模型，能够在峰值损耗较小的情况下有效地抑制脉压副瓣，提升雷达通信一体化脉冲压缩性能，同时比传统最小二乘迭代方法速度更快，运算量小，计算简单。

技术特征：

1.一种基于步进频msk信号的低旁瓣脉冲压缩处理方法，其特征在于，包括步骤：

2.根据权利要求1所述的基于步进频msk信号的低旁瓣脉冲压缩处理方法，其特征在于，所述步骤1包括：

3.根据权利要求2所述的基于步进频msk信号的低旁瓣脉冲压缩处理方法，其特征在于，所述步进频雷达信号为：

4.根据权利要求1所述的基于步进频msk信号的低旁瓣脉冲压缩处理方法，其特征在于，所述步骤3包括：

5.根据权利要求1所述的基于步进频msk信号的低旁瓣脉冲压缩处理方法，其特征在于，所述步骤4包括：

6.根据权利要求5所述的基于步进频msk信号的低旁瓣脉冲压缩处理方法，其特征在于，对所述联合优化数学模型进行求导的过程为：

7.根据权利要求1所述的基于步进频msk信号的低旁瓣脉冲压缩处理方法，其特征在于，所述旁瓣抑制后的脉压输出为：

技术总结
本发明涉及一种基于步进频MSK信号的低旁瓣脉冲压缩处理方法，包括步骤：产生步进频雷达波形与MSK通信频移键控的联合编码波形，形成雷达通信共用信号；雷达通信共用信号的共用波形序列进行模数转换，并与对应的匹配序列进行脉冲压缩处理，得到匹配滤波输出序列；建立以波形脉冲压缩积分旁瓣和旁瓣抑制器前后脉压峰值损失为代价函数的联合优化数学模型；基于所述联合优化数学模型，利用所述匹配滤波输出序列求解旁瓣抑制器的滤波系数；利用所述旁瓣抑制器的滤波系数对所述匹配滤波输出序列进行滤波，得到旁瓣抑制后的脉压输出。该方法具有更优的雷达探测性能，可以提高对旁瓣的抑制效果，提升雷达通信一体化脉冲压缩性能，运算量小。

技术研发人员：陶海红,李朝晖,马慧慧,王海锐,李文迪
受保护的技术使用者：西安电子科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17