專利名稱：基于脈間調制的多普勒頻譜賦形方法及系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及雷達信號處理領域，特別涉及一種基于脈間調制的多普勒頻譜賦形方 法及系統(tǒng)。
背景技術：
雷達具有全天時、全天候、穿透性等優(yōu)良特性，在導航、遙感、測繪、偵察、警戒、火 控等民用和軍事領域有著廣泛的應用。但是一方面隨著電磁環(huán)境的復雜化，尤其是欺騙干 擾的應用，對雷達抗干擾性能提出了更高要求；另一方面，隨著新技術新體制雷達探測系 統(tǒng)的出現(xiàn)，如多輸入多輸出合成孔徑雷達(Multiple Input Multiple Output Synthetic Aperture Radar,簡稱MIMO-SAR)系統(tǒng)等,面臨的新問題對信號處理方法提出了迫切需求。
為此，雷達領域已經(jīng)提出了挖掘利用慢時間維，即多普勒域的信息來提高雷達性 能的許多有效方法。如利用運動目標在短相干處理間隔(CoherentProcessing Interval 簡稱CPI)中的瞬態(tài)多普勒效應,采用動目標檢測(MotiveTarget Detector,簡稱MTD)方 法。將雷達放置在移動平臺上，利用空間采樣等效為時間采樣的思想，在慢時間維進行長相 干處理，獲取探測區(qū)域高分辨圖像的合成孔徑方法。隨著軍事、民用需求的提升，滿足大測 繪帶高分辨(High Resolution Wide Swath,簡稱HRWS)需要以及提高系統(tǒng)地面動目標顯 示(Ground Moving Target Indication,簡稱GMTI),提出許多新體制新技術SAR系統(tǒng),如 方位向多孔徑SAR、距離向多孔徑SAR、MMO-SAR等。
然而，目前相參脈沖體制雷達對于慢時間維多普勒域信息的利用，無論是短時間 相干處理還是長時間相干處理，都是基于原始的多普勒譜。由于現(xiàn)在復雜電磁環(huán)境背景 下，欺騙干擾已成為混淆雷達情報的一種新型潛在威脅?，F(xiàn)有主要采用復雜波形設計、工 作頻點捷變、重復周期參差、天天轉速變化等方法，而在慢時間維多普勒域考慮很少。在長 時間相干積累處理中，新體制新技術SAR系統(tǒng)的出現(xiàn)，對目標信息的利用提出更高要求。 MIMO-SAR系統(tǒng)因為可以利用發(fā)射分集和接收分集獲得更多的自由度，成為當前雷達領域的 熱點研究。但是，其要求發(fā)射信號的正交性要好，這極大限制了其實用化進程。正交波形一 般分為兩類頻分正交波形和碼分正交波形。目前，研究多集中在頻分正交波形，而同頻碼 分正交波形因為實際中互相關不為零，在長時間相干積累中會產(chǎn)生互相關噪聲，降低圖像 質量，難以實用化。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的旨在至少解決上述的技術缺陷之一。
為達到上述目的，本發(fā)明一方面的實施例提出一種基于脈間調制的多普勒頻譜賦 形方法，包括以下步驟S1:通過波形產(chǎn)生器產(chǎn)生發(fā)射脈沖并確定所述發(fā)射脈沖的多普勒 頻譜賦形函數(shù)；S2 :根據(jù)所述多普勒頻譜賦形函數(shù)給所述發(fā)射脈沖進行脈間調制生成調制 脈沖；S3 :接收所述調制脈沖并對所述所述調制脈沖進行采樣；以及S4 :對所述采樣得到的 調制脈沖進行脈間快速傅里葉變換獲得賦形多普勒頻譜。
根據(jù)本發(fā)明實施例的方法，通過對發(fā)射脈沖進行多普勒頻譜賦形，可提高雷達的抗干擾性能，同時為多發(fā)射波形雷達系統(tǒng)正交波形的分離提供新的技術途徑。
本發(fā)明的一個實施例中，所述多普頻譜賦形函數(shù)為，A(tm) -expU Θ (tm))，其中，tm 表示慢時間，m表示為第m個脈沖間隔周期，A(tm)表示頻譜幅度賦形函數(shù)。
本發(fā)明的一個實施例中，所述脈間調制通過如下公式進行調制 s(t)=p(t) · A (tm) · exp (j Θ (tm)),其中，p(t)表示發(fā)射脈沖波形，t表示快時間。
本發(fā)明的一個實施例中，所述調制函數(shù)中A(tm)和Θ (tm)是自變量乜的任意函數(shù)。
本發(fā)明的一個實施例中，所述P (t)是單個波形或是多個波形的疊加波，其表達式如下:Ρ( ) = ΣΜ0，其中，Nt表示雷達系統(tǒng)發(fā)射波形的個數(shù)。1=1
本發(fā)明的一個實施例中，所述函數(shù)A(tm)和Θ (tm)對不同發(fā)射波形是不一樣的，即 Pi (t)對應的調制函數(shù)為AiUm)和ejtj。
本發(fā)明的一個實施例中，所述賦形多普勒頻譜為有限譜寬，并且滿足如下關系 Ba +冬(Ktm) < /i，其中，Ba表示脈間調制多普勒頻譜賦形前的信號頻譜譜寬，fPKF表示dtm脈沖重復周期。
為達到上述目的，本發(fā)明的實施例另一方面提出一種基于脈間調制的多普勒頻譜賦形系統(tǒng)，包括確定函數(shù)模 塊，用于通過波形產(chǎn)生器產(chǎn)生發(fā)射脈沖并確定所述發(fā)射脈沖的多普勒頻譜賦形函數(shù)；調制模塊，用于根據(jù)所述多普勒頻譜賦形函數(shù)給所述發(fā)射脈沖進行脈間調制生成調制脈沖；采樣模塊，用于接收所述調制脈沖并對所述調制脈沖進行采樣； 以及變換模塊，用于對所述采樣得到的調制脈沖進行脈間快速傅里葉變換獲得賦形多普勒頻譜。
根據(jù)本發(fā)明實施例的系統(tǒng)，通過為發(fā)射脈沖確定多普勒頻譜賦形函數(shù)，從而提高了雷達的抗干擾性能，同時為多發(fā)射波形雷達系統(tǒng)正交波形的分離提供新的技術途徑。
本發(fā)明的一個實施例中，所述確定函數(shù)模塊的多普頻譜賦形函數(shù)為， A(tm) · exp (j Θ (tm)),其中，tm表示慢時間，m表示為第m個脈沖間隔周期，A(tm)表示頻譜幅度賦形函數(shù)。
本發(fā)明的一個實施例中，所述調制模塊通過如下公式進行調制 s(t)=p(t) · A (tm) · exp (j Θ (tm)),其中，p(t)表示發(fā)射脈沖波形，t表示快時間。
本發(fā)明的一個實施例中，所述調制函數(shù)中A(tm)和Θ (tm)是自變量乜的任意函數(shù)。
本發(fā)明的一個實施例中，所述P (t)是單個波形或是多個波形的疊加波，其表達式如下#(0 = /'. (O，其中，Nt表示雷達系統(tǒng)發(fā)射波形的個數(shù)。
本發(fā)明的一個實施例中，所述函數(shù)A(tm)和Θ (tm)對不同發(fā)射波形是不一樣的，即 Pi (t)對應的調制函數(shù)為AiUm)和ejtj。
本發(fā)明的一個實施例中，所述賦形多普勒頻譜為有限譜寬，并且滿足如下關系 Ba ^ Zprt，其中，Ba表示脈間調制多普勒頻譜賦形前的信號頻譜譜寬，fPKF表示dtm脈沖重復周期。
本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。


本發(fā)明上述的和/或附加的方面和優(yōu)點從下面結合附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中
圖1為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的基于脈間調制的多普勒頻譜賦形方法的流程圖2為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的未作脈間調制時的多普勒頻譜圖3為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的脈間調制后的多普勒頻譜圖；以及
圖4為根據(jù)本發(fā)明一個實施例的基于脈間調制的多普勒頻譜賦形系統(tǒng)的框架圖。
具體實施方式
下面詳細描述本發(fā)明的實施例，實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能解釋為對本發(fā)明的限制。
在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的， 而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特征。在本發(fā)明的描述中，“多個”的含義是兩個或兩個以上，除非另有明確具體的限定。
圖1為本發(fā)明實施例的基于脈間調制的多普勒頻譜賦形方法的流程圖。如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明實施例的基 于脈間調制的多普勒頻譜賦形方法，包括以下步驟
步驟S101，通過波形產(chǎn)生器產(chǎn)生發(fā)射脈沖并確定發(fā)射脈沖的多普勒頻譜賦形函數(shù)。
具體地，確定多普勒頻譜賦形函數(shù)A(tm) · exp(j Θ (tm))，其中，乜表示慢時間，m表示為第m個脈沖間隔周期，A(tm)和Θ (tm)是自變量乜的任意函數(shù)。。對于不同發(fā)射波形選擇不同調制函數(shù)，即Nt種發(fā)射波形，就對應Nt種調制函數(shù)，可表示為 Ai (tm) · exp (j Θ i (tm)), i = 1，2，· · ·，Ντ。
在本發(fā)明的實施例中，雷達參數(shù)為信號帶寬B = 80MHz,雷達重復頻率 fPKF=2000Hz,平臺速度Vs=120m/s,為單發(fā)射波形單接收系統(tǒng)，即NT=1, Nk= I天線孔徑為I米。實驗中點目標設置與平臺最短斜距4000米。當單波形時選擇一種調制函數(shù)， 取A(tm)=l，即不作幅度賦形，取fa=200Hz，Θ (tm)取一次線性函數(shù)，用公式可表示為 Θ (tm) =2 31 fatm=400 3i tm0上述公式表示脈間調制函數(shù)，將實現(xiàn)多普勒頻譜的中心頻率搬移 200Hz ο
步驟S102，根據(jù)多普勒頻譜賦形函數(shù)給發(fā)射脈沖進行脈間調制生成調制脈沖。
具體地，對每一個發(fā)射脈沖依據(jù)多普頻譜賦形函數(shù)進行脈間調制，如下式所示 s(t)=p(t) · A (tm) exp (j Θ (tm)),其中，p(t)表示發(fā)射脈沖波形，t表示快時間,脈沖重復周期為。對于多發(fā)射波形，P(t)又可表示為/)(/) = 幾(O，從而多發(fā)射波形而言脈間調制可表示為
權利要求
1.一種基于脈間調制的多普勒頻譜賦形方法，其特征在于，包括以下步驟S1:通過波形產(chǎn)生器產(chǎn)生發(fā)射脈沖并確定所述發(fā)射脈沖的多普勒頻譜賦形函數(shù)；52:根據(jù)所述多普勒頻譜賦形函數(shù)給所述發(fā)射脈沖進行脈間調制生成調制脈沖；53:接收所述調制脈沖并對所述調制脈沖進行采樣；以及54:對所述采樣得到的調制脈沖進行脈間快速傅里葉變換獲得賦形多普勒頻譜。
2.如權利要求1所述的基于脈間調制的多普勒頻譜賦形方法，其特征在于，所述多普頻譜賦形函數(shù)為，A(tm) · exp(j Θ (tm))，其中，tm表示慢時間，m表示為第m個脈沖間隔周期，A(tm)表示頻譜幅度賦形函數(shù)。
3.如權利要求1所述的基于脈間調制的多普勒頻譜賦形方法，其特征在于，所述脈間調制通過如下公式進行調制s (t) =p (t) · A (tm) · exp (j Θ (tm)),其中，P(t)表示發(fā)射脈沖波形，t表示快時間。
4.如權利要求2和3所述的基于脈間調制的多普勒頻譜賦形方法，其特征在于，所述調制函數(shù)中A(tm)和Θ (tm)是自變量乜的任意函數(shù)。
5.如權利要求3所述的基于脈間調制的多普勒頻譜賦形方法，其特征在于，所述P(t) 是單個波形或是多個波形的疊加波，其表達式如下p(t) = Σλ(ο， ;= 其中，Nt表示雷達系統(tǒng)發(fā)射波形的個數(shù)。
6.如權利要求2和3所述的基于脈間調制的多普勒頻譜賦形方法，其特征在于，所述函數(shù)A(tm)和Θ (tm)對不同發(fā)射波形是不一樣的，即Pi (t)對應的調制函數(shù)為AJtm)和 9 i (O。
7.如權利要求1所述的基于脈間調制的多普勒頻譜賦形方法，其特征在于，所述賦形多普勒頻譜為有限譜寬，并且滿足如下關系Ba 輯 m) ^ /prf， dt 其中，Ba表示脈間調制多普勒頻譜賦形前的信號頻譜譜寬，fPEF表示脈沖重復周期。
8.一種基于脈間調制的多普勒頻譜賦形系統(tǒng)，其特征在于，包括確定函數(shù)模塊，用于通過波形產(chǎn)生器產(chǎn)生發(fā)射脈沖并確定所述發(fā)射脈沖的多普勒頻譜賦形函數(shù)；調制模塊，用于根據(jù)所述多普勒頻譜賦形函數(shù)給所述發(fā)射脈沖進行脈間調制生成調制脈沖；采樣模塊，用于接收所述調制脈沖并對所述調制脈沖進行采樣；以及變換模塊，用于對所述采樣得到的調制脈沖進行脈間快速傅里葉變換獲得賦形多普勒頻譜。
9.如權利要求8所述的基于脈間調制的多普勒頻譜賦形系統(tǒng)，其特征在于，所述確定函數(shù)模塊的多普頻譜賦形函數(shù)為，A(tm) -expU Θ (tm))，其中，tm表示慢時間，m表示為第m 個脈沖間隔周期，A(tm)表示頻譜幅度賦形函數(shù)。
10.如權利要求8所述的基于脈間調制的多普勒頻譜賦形系統(tǒng)，其特征在于，所述調制模塊通過如下公式進行調制S (t) =P (t) · A (tm) · exp (j Θ (tm)),其中，P(t)表示發(fā)射脈沖波形，t表示快時間。
11.如權利要求9和10所述的基于脈間調制的多普勒頻譜賦形系統(tǒng)，其特征在于，所述調制函數(shù)中A(tm)和Θ (tm)是自變量乜的任意函數(shù)。
12.如權利要求10所述的基于脈間調制的多普勒頻譜賦形系統(tǒng)，其特征在于，所述 p(t)是單個波形或是多個波形的疊加波，其表達式如下
13.如權利要求9和10所述的基于脈間調制的多普勒頻譜賦形系統(tǒng)，其特征在于，所述函數(shù)A(tm)和Θ (tm)對不同發(fā)射波形是不一樣的，即Pi (t)對應的調制函數(shù)為AiUm)和9 i (O。
14.如權利要求1所述的基于脈間調制的多普勒頻譜賦形系統(tǒng)，其特征在于，所述賦形多普勒頻譜為有限譜寬，并且滿足如下關系
全文摘要
本發(fā)明提出一種基于脈間調制的多普勒頻譜賦形方法及系統(tǒng)。其中，方法包括以下步驟通過波形產(chǎn)生器產(chǎn)生發(fā)射脈沖并確定發(fā)射脈沖的多普勒頻譜賦形函數(shù)；根據(jù)多普勒頻譜賦形函數(shù)給發(fā)射脈沖進行脈間調制生成調制脈沖；接收調制脈沖(回波信號)并數(shù)字采樣；以及對采樣得到的調制脈沖進行脈間快速傅里葉變換獲得賦形多普勒頻譜。根據(jù)本發(fā)明實施例的方法，通過對發(fā)射脈沖多普勒頻譜進行賦形，可提高雷達抗干擾性能，同時為多發(fā)多收雷達系統(tǒng)正交波形分離提供新的技術途徑。
文檔編號G01S7/28GK102998659SQ201210521198
公開日2013年3月27日 申請日期2012年12月7日 優(yōu)先權日2012年12月7日
發(fā)明者孟藏珍, 許稼, 彭應寧, 彭石寶, 郭銳, 王力寶 申請人:清華大學