本發(fā)明屬于分布式多站雷達(dá)信號(hào)處理領(lǐng)域，具體涉及波形設(shè)計(jì)和信號(hào)處理技術(shù)。

背景技術(shù)：

1、在分布式多站雷達(dá)系統(tǒng)中完成對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的測(cè)距與測(cè)速，相鄰雷達(dá)站之間存在的信號(hào)干擾是制約多站雷達(dá)目標(biāo)探測(cè)性能的重要因素，因此對(duì)于站點(diǎn)間相互干擾的抑制是多站雷達(dá)系統(tǒng)急切需要解決的重要問題。通過正交波形來抑制站點(diǎn)間相互干擾是常用的方法，時(shí)分正交和頻分正交對(duì)于時(shí)間和頻率資源的利用率會(huì)受限，碼分正交具有更好的資源利用率。碼分正交波形要求信號(hào)具備良好的正交特性，即互相關(guān)峰值越小越好。對(duì)于雷達(dá)常用的線性調(diào)頻信號(hào)和相位編碼信號(hào)，線性調(diào)頻信號(hào)通過加窗可以獲得較好的自相關(guān)特性，但其互相關(guān)較差，因此并不適用于多站雷達(dá)系統(tǒng)，同時(shí)公開文獻(xiàn)報(bào)道中抗干擾能力較好的相位編碼信號(hào)例如m序列，gold序列等等，其互相關(guān)特性也不夠理想，因此對(duì)于碼分正交信號(hào)的各種編碼優(yōu)化算法層出不窮，但都存在著優(yōu)化提升的空間，因此設(shè)計(jì)一種新的波形和對(duì)應(yīng)的信號(hào)處理方法來解決相鄰雷達(dá)干擾是有必要的。

2、在多站雷達(dá)系統(tǒng)中，每個(gè)雷達(dá)同時(shí)發(fā)射不同信號(hào)，任何一個(gè)雷達(dá)都會(huì)收到來自其相鄰雷達(dá)的目標(biāo)回波以及直達(dá)波干擾，因此可以將接收到的信號(hào)理解為雷達(dá)自身的回波信號(hào)和相鄰雷達(dá)站的干擾信號(hào)。雷達(dá)自身的回波信號(hào)經(jīng)過匹配濾波處理后會(huì)在目標(biāo)位置出現(xiàn)明顯的主瓣，相鄰雷達(dá)站的干擾信號(hào)經(jīng)過匹配濾波后表現(xiàn)為旁瓣，從而抬高接收信號(hào)匹配濾波后的旁瓣，因此選擇峰值旁瓣比作為作為目標(biāo)檢測(cè)性能的衡量標(biāo)準(zhǔn)?；ハ嚓P(guān)特性不好的信號(hào)的互相關(guān)峰值更高，使得接收信號(hào)經(jīng)過匹配濾波后旁瓣升高，峰值旁瓣比降低，會(huì)出現(xiàn)目標(biāo)被淹沒或是虛假目標(biāo)等問題。因此，在不影響測(cè)速性能的前提下，提高信號(hào)之間的互相關(guān)特性，降低來自相鄰雷達(dá)的干擾，從而獲取較高的峰值旁瓣比，就能完成對(duì)目標(biāo)的準(zhǔn)確檢測(cè)。

3、線性調(diào)頻信號(hào)、非線性調(diào)頻信號(hào)調(diào)制函數(shù)是連續(xù)的，屬于“連續(xù)型”信號(hào)，而相位編碼信號(hào)，其相位調(diào)制函數(shù)是離散的有限狀態(tài)，屬于“離散型”編碼脈沖壓縮信號(hào)。由于相位編碼采用偽隨機(jī)序列，因此這類信號(hào)也稱為偽隨機(jī)編碼信號(hào)。相位編碼信號(hào)是將一個(gè)脈寬為t的寬脈沖分解成n個(gè)τ寬度的子脈沖。相位編碼的常見形式是二元相位編碼，每個(gè)子脈沖的相位可以選為0或者π弧度，容易獲取，但不同二相碼之間的相關(guān)性并不是很理想，存在很大的優(yōu)化空間。

4、空時(shí)編碼(space-timecoding，stc)技術(shù)被用來抑制波形間互相關(guān)的影響。其核心就是構(gòu)建空時(shí)碼矩陣以及解調(diào)方式，利用空時(shí)編碼將一組復(fù)雜的波形聯(lián)合優(yōu)化問題通過解耦,簡化為一系列獨(dú)立的波形設(shè)計(jì)問題，從而可直接利用已有的單通道波形設(shè)計(jì)成果,如m序列、gold碼、巴克碼以及優(yōu)化后的gold碼等具有良好相關(guān)性能的編碼信號(hào)。

5、在多站雷達(dá)系統(tǒng)中，每個(gè)雷達(dá)對(duì)接收到的目標(biāo)回波信號(hào)經(jīng)過匹配濾波后，理想狀態(tài)下其峰值旁瓣比接近于其發(fā)射信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)的峰值旁瓣比，但由于相鄰雷達(dá)站干擾的存在，目標(biāo)的檢測(cè)性能受信號(hào)間的互相關(guān)特性的影響，干擾信號(hào)經(jīng)過匹配濾波后以旁瓣的形式疊加到目標(biāo)信號(hào)的自相關(guān)函數(shù)上，導(dǎo)致其峰值旁瓣比降低，目標(biāo)不易檢測(cè)。為了解決這一問題，現(xiàn)在提出了一種基于空時(shí)碼-相位碼的正交波形設(shè)計(jì)以及信號(hào)處理方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，常見的用于分布式多站雷達(dá)系統(tǒng)的信號(hào)如m序列、gold序列、優(yōu)化后的相位碼以及二維編碼等對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)時(shí)受到互相關(guān)影響較大，盡管優(yōu)化后的二相碼相較于原本的二相碼，其自相關(guān)以及互相關(guān)特性都有了較大的提高，但在多站雷達(dá)系統(tǒng)中，接收到多個(gè)相鄰雷達(dá)的干擾疊加后，匹配濾波后的峰值旁瓣比惡化較大，達(dá)不到優(yōu)化后的二相碼自相關(guān)函數(shù)的峰值旁瓣比。

2、本發(fā)明為了實(shí)現(xiàn)在有相鄰雷達(dá)站干擾的情況下，匹配濾波后依舊保持接近于優(yōu)化后的二相碼的自相關(guān)峰值旁瓣比，提出了一種基于空時(shí)碼-相位碼的多站雷達(dá)正交波形設(shè)計(jì)的信號(hào)處理方法，該方法包括：

3、步驟1：根據(jù)多站雷達(dá)系統(tǒng)中的雷達(dá)數(shù)n，以及雷達(dá)發(fā)射1幀的脈沖數(shù)m，構(gòu)造一個(gè)n*m的空時(shí)碼矩陣a＝[a1,a2,…,ai,…,an]t，其中ai＝[gi,1,gi,2,…,gi,j,…,gi,m]t，1≤i≤n，代表第i個(gè)雷達(dá)所對(duì)應(yīng)的空時(shí)碼序列，gi,j代表第i個(gè)雷達(dá)發(fā)射的第j個(gè)脈沖對(duì)應(yīng)的空時(shí)碼；其次需要確定脈沖累加數(shù)l，l必須為2的k次冪，k為任意正整數(shù)，從而構(gòu)造n*l的矩陣al＝[a1,a2,...,ai,…,an]t，其中ai＝[gi,1,gi,2,…,gi,l]t，矩陣al需要滿足的要求首先是al中的每個(gè)碼元的值為1或-1，再取ai，1≤i≤n乘以al中的每行元素得到矩陣ald＝[a1.*ai,a2.*ai,...,an.*ai]t，使得ald矩陣中的l列相加，結(jié)果只有一行的和不為0，其它行結(jié)果都為0，從a1至an進(jìn)行以上操作均滿足要求時(shí)，矩陣al構(gòu)造完成；再將矩陣al復(fù)制連接起來構(gòu)造出n*m的空時(shí)碼矩陣，其中m>＝l；

4、步驟2：根據(jù)構(gòu)造的空時(shí)碼矩陣a，調(diào)制雷達(dá)發(fā)射信號(hào)；

5、多站雷達(dá)系統(tǒng)中發(fā)射二相碼信號(hào)矩陣s＝[s1,…,sn,…,sn]t，其中sn＝[cn,1,…,cn,m]，第i個(gè)雷達(dá)，第j個(gè)脈沖乘以a(i,j),其中i＝1,2,...,n，j＝1,2,...,m，調(diào)制后的信號(hào)矩陣各站雷達(dá)發(fā)送調(diào)制后的信號(hào)；

6、步驟3：雷達(dá)站i接收到n個(gè)雷達(dá)站m個(gè)回波脈沖，得到m*k的回波脈沖矩陣re，其中k為脈沖重復(fù)周期內(nèi)的采樣點(diǎn)數(shù)，對(duì)接收的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)，re矩陣中的第n行乘以a(i,n)，其中n＝1,2,…,m，得到解調(diào)后的回波矩陣red；

7、步驟4：信號(hào)處理；

8、將接收到的連續(xù)l個(gè)脈沖累加，累加后消除相鄰雷達(dá)站的干擾，只保留自身信號(hào)的自相關(guān)，將最后得到的脈沖信號(hào)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)，得到運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的信息。

9、進(jìn)一步的，步驟4中連續(xù)l個(gè)脈沖累加的方法為如下三種方式之一：

10、累加方式一，每l個(gè)連續(xù)脈沖累加，每個(gè)累加脈沖起始間隔為l，最后得到m/l個(gè)脈沖；

11、累加方式二，每l個(gè)連續(xù)脈沖累加，每個(gè)累加脈沖起始間隔為l/2，最后得到2*m/l-1個(gè)脈沖；

12、累加方式三，每l個(gè)連續(xù)脈沖累加，每個(gè)累加脈沖起始間隔為1，最后得到m-l+1個(gè)脈沖。

13、進(jìn)一步的，信號(hào)處理方式抑制干擾的原理分析，只考慮步驟4中系統(tǒng)中包含3個(gè)雷達(dá)分別發(fā)送二相碼信號(hào)s1、s2、s3，且只發(fā)射2個(gè)脈沖則空時(shí)碼矩陣設(shè)計(jì)為因此雷達(dá)1接收到的第一個(gè)脈沖和第二個(gè)脈沖信號(hào)分別為r1(t)＝g1s1(t-τ1)-g2s2(t-τ2)+g3s3(t-τ3)，r2(t)＝g1s1(t-τ1)+g2s2(t-τ2)-g3s3(t-τ3)，其中，g1、g2、g3表示3個(gè)雷達(dá)站各自發(fā)射脈沖的路徑衰減，s1(.)、s2(.)、s3(.)表示3個(gè)雷達(dá)站發(fā)射的3種不同的二相碼信號(hào)，τ1、τ2、τ3表示雷達(dá)站1接收到來自3個(gè)雷達(dá)發(fā)射信號(hào)的回波時(shí)延；將解調(diào)后的回波矩陣進(jìn)行匹配濾波，第一個(gè)脈沖和第二個(gè)脈沖信號(hào)匹配濾波結(jié)果分別為y1＝g1r1(τ1)-g2r1,2(τ2)+g3r1,3(τ3)，y2＝g1r1(τ1)+g2r1,2(τ2)-g3r1,3(τ3)，r1(τ1)表示s1的自相關(guān)，r1,2(τ2)表示s1與s2的互相關(guān)，r1,3(τ3)表示s1與s3的互相關(guān)；再將兩者相加即可消除相鄰雷達(dá)站的干擾，只保留雷達(dá)站1自身信號(hào)的自相關(guān)，y1+y2＝2g1r1(τ1)；

14、進(jìn)一步的，所述步驟4中運(yùn)動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)方法為mti或mtd方法。

15、本發(fā)明的有益效果是：

16、在不影響信號(hào)測(cè)速精度的前提下，能夠很好的抑制相鄰雷達(dá)站的干擾，充分發(fā)揮優(yōu)化后的二相碼較好的自相關(guān)以及互相關(guān)特性，一個(gè)經(jīng)過優(yōu)化后的512位m序列其峰值旁瓣比為27.3db，在不使用空時(shí)碼進(jìn)行處理時(shí)，接收信號(hào)經(jīng)過匹配濾波后的峰值旁瓣比降低至16db，而采用空時(shí)碼進(jìn)行處理時(shí)，接收信號(hào)經(jīng)過匹配濾波后其峰值旁瓣比為25.88db，接近于其自相關(guān)函數(shù)的峰值旁瓣比；

17、常見的脈沖雷達(dá)方式都為累加方式一，這使得測(cè)速范圍縮小為原來的1/l,本發(fā)明設(shè)計(jì)的空時(shí)碼構(gòu)造方式不僅使得解碼更加簡單，同時(shí)脈沖累加方式變得更加靈活，脈沖累加方式二可以減小測(cè)速范圍的縮小，而脈沖累加方式三使得測(cè)速范圍幾乎與原本相差無幾；

18、同時(shí)多站雷達(dá)系統(tǒng)中雷達(dá)數(shù)越多，需要的空時(shí)碼組就越多，可以通過增加脈沖積累數(shù)l，這樣就是設(shè)計(jì)出更多滿足條件的空時(shí)碼，而脈沖累加數(shù)增大帶來的測(cè)速范圍減小的問題也可以通過不同的脈沖累加方式來抑制。