多峰值低多普勒旁瓣的相位編碼信號(hào)設(shè)計(jì)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于雷達(dá)技術(shù)領(lǐng)域，具體的說(shuō)是一種多峰值低多普勒旁瓣的相位編碼信號(hào) 設(shè)計(jì)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 相位編碼信號(hào)是一種常見(jiàn)的脈沖壓縮信號(hào)，與調(diào)頻信號(hào)相比，相位編碼信號(hào)在設(shè) 計(jì)中具有更多的自由度，并且相位編碼信號(hào)具有低距離旁瓣和低互相關(guān)旁瓣等優(yōu)點(diǎn)，因此 得到了廣泛研究和應(yīng)用。但是，相位編碼信號(hào)是多普勒敏感信號(hào)。當(dāng)脈沖壓縮濾波器無(wú)法 匹配接收到的目標(biāo)回波信號(hào)的多普勒頻率時(shí)，會(huì)造成脈沖壓縮后主瓣幅度降低和旁瓣電平 升高這兩個(gè)后果，嚴(yán)重影響了雷達(dá)的探測(cè)性能。
[0003]目前，相位編碼信號(hào)的旁瓣抑制方法主要有經(jīng)典的窗函數(shù)加權(quán)法、最小二乘幅度 和相位加權(quán)法以及壓縮后采樣滑窗處理法等。當(dāng)沒(méi)有多普勒失配時(shí)，這三類方法可以很好 的抑制脈壓后的旁瓣；但當(dāng)存在多普勒失配時(shí)，這三類方法的抑制效果會(huì)嚴(yán)重下降，因此， 這三類方法無(wú)法解決由多普勒頻率失配造成的旁瓣電平升高問(wèn)題。
[0004] 為了解決由多普勒頻率失配造成的主瓣幅度降低問(wèn)題，雷達(dá)在接收目標(biāo)回波時(shí)通 常采用一組多普勒補(bǔ)償脈沖壓縮濾波器對(duì)目標(biāo)回波的多普勒頻率進(jìn)行補(bǔ)償；并且通過(guò)該方 法可以對(duì)目標(biāo)的速度進(jìn)行估計(jì)。但是，如果目標(biāo)速度很大，雷達(dá)進(jìn)行多普勒補(bǔ)償時(shí)多普勒補(bǔ) 償脈沖壓縮濾波器個(gè)數(shù)會(huì)很多，這樣將增加信號(hào)處理的運(yùn)算量，影響雷達(dá)的實(shí)時(shí)性。根據(jù)多 普勒補(bǔ)償脈沖壓縮濾波器輸出的峰值幅度，可以測(cè)算目標(biāo)的速度，但是該方法的測(cè)速精度 較低。
[0005] 目前，相位編碼信號(hào)設(shè)計(jì)主要致力于設(shè)計(jì)低距離旁瓣和互相關(guān)旁瓣的信號(hào)，并沒(méi) 有考慮降低多普勒旁瓣、減少多普勒補(bǔ)償脈沖壓縮濾波器個(gè)數(shù)和提高測(cè)速精度的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種多峰值低多普勒旁瓣的相位編碼信號(hào) 設(shè)計(jì)方法，以解決由于多普勒頻率失配造成的旁瓣電平升高，目標(biāo)速度大導(dǎo)致多普勒補(bǔ)償 時(shí)多普勒補(bǔ)償脈沖壓縮濾波器過(guò)多和測(cè)速精度低的問(wèn)題，用于抑制相位編碼信號(hào)的多普勒 旁瓣、提高雷達(dá)的測(cè)速精度和減少雷達(dá)的多普勒補(bǔ)償通道個(gè)數(shù)，進(jìn)而提高雷達(dá)性能。
[0007] 實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)思路是：根據(jù)目標(biāo)歸一化的多普勒頻率范圍和在距離-多普勒 維上各峰值出現(xiàn)的位置，以最小化兩倍多普勒頻率范圍內(nèi)的多普勒旁瓣峰值電平和將各峰 值分別逼近期望的峰值幅度為目標(biāo)函數(shù)，設(shè)計(jì)相位編碼信號(hào)。
[0008] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的實(shí)施例采用如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。
[0009] -種多峰值低多普勒旁瓣的相位編碼信號(hào)設(shè)計(jì)方法，所述方法包括如下步驟： [0010] 步驟1，根據(jù)雷達(dá)發(fā)射信號(hào)的帶寬和雷達(dá)發(fā)射信號(hào)的時(shí)寬確定相位編碼信號(hào)的碼 元長(zhǎng)度，所述相位編碼信號(hào)為雷達(dá)發(fā)射的探測(cè)信號(hào)；
[0011] 步驟2,確定所述相位編碼信號(hào)在距離-多普勒維上的峰值個(gè)數(shù)，以及每個(gè)峰值在 距離-多普勒維上的位置；
[0012] 步驟3,確定所述相位編碼信號(hào)的多普勒頻率點(diǎn)的選取間隔，以及對(duì)相位編碼信號(hào) 進(jìn)行旁瓣抑制的多普勒頻段寬度，并根據(jù)所述多普勒頻率點(diǎn)的選取間隔和所述多普勒頻段 寬度確定所述相位編碼信號(hào)在多普勒維上的多普勒通道個(gè)數(shù)；
[0013] 步驟4,計(jì)算所述相位編碼信號(hào)的每個(gè)多普勒通道的旁瓣向量；
[0014] 步驟5,根據(jù)所述相位編碼信號(hào)的所有多普勒通道的旁瓣向量，構(gòu)建目標(biāo)函數(shù)；
[0015] 步驟6,求解所述目標(biāo)函數(shù)，得到所述相位編碼信號(hào)。
[0016] 本方案的特點(diǎn)和進(jìn)一步的改進(jìn)為：
[0017] (1)步驟1具體包括：根據(jù)雷達(dá)發(fā)射信號(hào)的帶寬B和雷達(dá)發(fā)射信號(hào)的時(shí)寬Tp得到 所述相位編碼信號(hào)的碼元長(zhǎng)度N s= ceil (BXT p)，其中，ceil (·)表示向上取整數(shù)。
[0018] (2)步驟2中確定所述相位編碼信號(hào)在距離-多普勒維上的峰值個(gè)數(shù)N，其中， N彡3,且為奇數(shù)；
[0019] 所述相位編碼信號(hào)的N個(gè)峰值關(guān)于所述相位編碼信號(hào)的距離-多普勒維二維圖上 的點(diǎn)（N s，0)對(duì)稱，其中隊(duì)表示所述相位編碼信號(hào)的碼元長(zhǎng)度，0表示多普勒維上的零多普 勒頻率。
[0020] (3)步驟2中每個(gè)峰值在距離-多普勒維上的位置對(duì)應(yīng)的多普勒頻率的絕對(duì)值小 于或者等于相位編碼信號(hào)的歸一化最大多普勒頻率，且所述每個(gè)峰值在多普勒維上的位置 都不相同。
[0021] 更進(jìn)一步的，令M表示所述相位編碼信號(hào)的N個(gè)峰值中在距離-多普勒維上的位 置對(duì)應(yīng)的多普勒頻率大于零的峰值個(gè)數(shù)，則所述相位編碼信號(hào)總的峰值個(gè)數(shù)N = 2M+1 ;
[0022] 設(shè)置所述相位編碼信號(hào)的在多普勒維上的位置對(duì)應(yīng)的多普勒頻率大于零的M個(gè) 峰值的位置為：
[0024] 其中I e [1，M]，叫表示距離維上的第1個(gè)點(diǎn)，HI1表示多普勒維上多普勒頻率大于 零的第1個(gè)點(diǎn)，M取值為正整數(shù)；
[0025] 則所述相位編碼信號(hào)的在多普勒維上的位置對(duì)應(yīng)的多普勒頻率小于零的M個(gè)峰 值的位置為：
[0027] 其中，2Ns_ni表示n i點(diǎn)關(guān)于距離維上第N 3個(gè)點(diǎn)對(duì)稱的點(diǎn)，-m i表示多普勒維上多普 勒頻率小于零的第1個(gè)點(diǎn)；設(shè)置所述相位編碼信號(hào)的在多普勒維上的位置對(duì)應(yīng)的多普勒頻 率為零的峰值的位置為（N s，m。）。
[0028] (4)步驟3中具體包括如下子步驟：
[0029] (3a)確定所述相位編碼信號(hào)的最大多普勒頻率
其中為目標(biāo) 的最大徑向速度，λ為雷達(dá)發(fā)射信號(hào)的波長(zhǎng)；
[0030] (3b)確定所述相位編碼信號(hào)的歸一化最大多普勒頻率/dl_ = /_χ/δ，以及所述 相位編碼信號(hào)的歸一化最小多普勒頻率fd_= -fd_，其中，B為雷達(dá)發(fā)射信號(hào)的帶寬；
[0031] (3c)根據(jù)所述相位編碼信號(hào)的歸一化最大多普勒頻率fd_和所述相位編碼信號(hào) 的歸一化最小多普勒頻率T dmx，得到對(duì)所述相位編碼信號(hào)進(jìn)行旁瓣抑制的多普勒頻段寬度 fwldth= 2X (f ，其中 X 表示乘號(hào)。
[0032] (3d)假定雷達(dá)的多普勒頻率分辨率為Δ fd，則根據(jù)雷達(dá)的多普勒頻率分辨率Δ fd 確定相位編碼信號(hào)的多普勒頻率點(diǎn)的選取間隔A f' d，使Δ f' d< Afd;
[0033] (3e)根據(jù)對(duì)所述相位編碼信號(hào)進(jìn)行旁瓣抑制的多普勒頻段寬度f(wàn)wldth和所述相位 編碼信號(hào)的多普勒頻率點(diǎn)的選取間隔Af' d，確定所述相位編碼信號(hào)在多普勒維上大于零 多普勒頻率點(diǎn)的多普勒通道個(gè)數(shù)Ndl= ceil(fwldth/2/Af' d)，其中，ceil( ·)表示向上取 整數(shù)；
[0034] (3f)所述相位編碼信號(hào)在多普勒維上的多普勒通道個(gè)數(shù)Nd= 2N dl+l。
[0035] (5)步驟4具體包括如下子步驟：
[0036] (4a)根據(jù)所述相位編碼信號(hào)的多普勒頻率點(diǎn)的選取間隔Af'廊所述相位編碼 信號(hào)在多普勒維上大于零多普勒頻率點(diǎn)的多普勒通道個(gè)數(shù)N dl，得到第i個(gè)多普勒通道的多 普勒頻率fdi= i · Af' d，則第i個(gè)多普勒通道的多普勒導(dǎo)向向量&1為
[0039] (4b)假定相位編碼信號(hào)為s，則所述第i個(gè)多普勒通道的相位編碼信號(hào)s' 1 = s Θ (fdl)，所述第i個(gè)多普勒通道的相位編碼信號(hào)s' i經(jīng)過(guò)濾波器h后輸出的結(jié)果向量 為P "，其中，
[0041] 表示卷積，[.]τ表示轉(zhuǎn)置，k e [1，21^-1]，隊(duì)表示相位編碼信號(hào)的碼元長(zhǎng)度，濾 波器h為相位編碼信號(hào)S翻轉(zhuǎn)取共輒；
[0042] (4c)根據(jù)所述第i個(gè)多普勒通道的相位編碼信號(hào)s' i經(jīng)過(guò)濾波器h后輸出的結(jié) 果向量P "，確定第i個(gè)多普勒通道的旁瓣向量Pu
[0043] 更進(jìn)一步的，確定第i個(gè)多普勒通道的旁瓣向量P 1具體包括：
[0044] 判斷多普勒頻率fdl是否在頻率區(qū)間[m。-1/隊(duì)，111。+1/隊(duì)]內(nèi)，如果多普勒頻率f dl在 該頻率區(qū)間內(nèi)，且峰值m。對(duì)應(yīng)的距離維上的點(diǎn)為η。，則去除向量P "的第η。個(gè)點(diǎn)；繼續(xù)判 斷多普勒頻率fdl是否在頻率區(qū)間[m fl/Nvi^+l/Nj內(nèi)，如果多普勒頻率fdl在該頻率區(qū)間 內(nèi)，且峰值Hi1對(duì)應(yīng)的距離維上的點(diǎn)為n i，則去除向量P "的第n i個(gè)點(diǎn)；以此類推，直至判斷 多普勒頻率fdi是否在頻率區(qū)間[mM-l/N s，mM+l/Ns]內(nèi)，如果多普勒頻率fdl在該頻率區(qū)間內(nèi)， 且峰值m M對(duì)應(yīng)的距離維上的點(diǎn)為η M，則去除向量Ptli的第η M個(gè)點(diǎn)，去除向量P。;中對(duì)應(yīng)的 點(diǎn)后得到的向量記為向量Pi。
[0045] (6)步驟5具體包括如下子步驟：
[0046] (5a)記在多普勒維上大于等于零多普勒頻率的多普