CN103308894A - 一种基于构造互补码对的多普勒抑制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于构造互补码对的多普勒抑制方法，根据需要选择合适长度的互补码对作为最优码，然后生成其对应的构造码对，并以构造的互补码对作为调相信号。在接收端对两个脉冲序列分别进行处理以消除多普勒的影响，然后分别进行匹配滤波，最后利用两个序列之间的互补特性来提高主旁瓣比。本发明方法不仅可以完全消除多普勒的影响，而且又可以获得较好的自相关特性。

Description

一种基于构造互补码对的多普勒抑制方法
【技术领域】
本发明属于信号处理领域，特别涉及一种基于构造互补码对的多普勒抑制方法。
【背景技术】
互补码具有很好的相关特性，但是有多普勒存在的时候，其旁瓣会有明显的提高，这限制了它的应用。Ali Pezeshki和Calderbank et al.在“Doppler Resilient Golay ComplementaryWaveforms”一文中提出了一种具有多普勒抑制效应的波形发射形式。该方案以PTM(Prouhet-Thue-Morse)序列来限制发射的互补码对的顺序，从而达到抑制旁瓣的效果。但是，该方法只有在多普勒频移较小的时候才有效，当多普勒较大的时候，旁瓣的仍然会很大。
程玉平和赵普福等人在文章“二相码信号的多普勒补偿”中提出一种构造的二项码来消除多普勒的影响。该方法首先选择一个自相关特性比较好二项码，然后以它为原码构造出一个新的二项码作为发射码字。然后在对回波处理的时候分别获得I、Q两个通道的信号。利用这两个通道的信号相差π/2来消除多普勒的影响。这种方法能够完全消除多普勒的影响，并且其自相关特性保持不变。但是他所选用的码字是普通的随机二项码，它们的自相关特性并不是很好，所以，处理之后仍然有较高的旁瓣。
因此，如果一种方法能够既可以消除多普勒效应的影响又能够获得较高的主旁瓣比，那么在雷达和通信系统中，这种方法将会带来很大的收益。
【发明内容】
本发明的目的在于提供一种基于构造互补码对的多普勒抑制方法，采用构造的互补码作为雷达的发射波形，以消除多普勒的影响并能够获得较高的主旁瓣比。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于构造互补码对的多普勒抑制方法，包括以下步骤：
（1）、在发射端选择一组互补码对(s1,s2)，其对应的构造互补码对为(a1,a2)；在发射端以(a1,a2)作为相位调制信号，分别通过两个PRI1、PRI2发射出去；
（2a）、在接收端对接收到的信号进行混频和带通滤波处理，把回波信号从射频降低到中频；
（2b）、对中频信号进行A/D采样，由模拟信号变换为数字信号；
（2c）、分别用余弦和正弦信号对中频信号进行数字混频，分别得到零中频I通道和Q通道的信号；
（2d）、对I、Q两个通道的信号同时延迟τ，τ为一个序列中单个码元的持续时间；然后分别将I、Q两个通道延迟前后的信号相乘，然后把I通道相乘的结果和Q通道相乘的结果相加以消除多普勒效应；对消除了多普勒影响的两个脉冲信号分别用s1,s2作匹配滤波；
（2e）、把两个相邻序列匹配滤波后的输出直接相加得输出结果。
本发明进一步的改进在于：步骤（1）中，构造互补码对(a1,a2)满足等式si(k)=ai(k)ai(k+1)，i=1,2，si(k)表示si中的第k个元素，ai(k)表示ai中的第k个元素；ai(k+1)表示ai中的第k+1个元素。
本发明进一步的改进在于：步骤（2c）具体包括：中频信号分别与cos(2πf1t)和sin(2πf1t)相乘，低通滤波后即获得零中频I1、Q1通道的信号r1,i和r1,q；f1为中频信号的载频。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：本发明根据需要选择合适长度的互补码对作为最优码，然后生成其对应的构造码对，并以构造的互补码对作为调相信号。在接收端对两个脉冲序列分别进行处理以消除多普勒的影响，然后分别进行匹配滤波，最后利用两个序列之间的互补特性来提高主旁瓣比；本发明方法不仅可以完全消除多普勒的影响，而且又可以获得较好的自相关特性。
【附图说明】
图1是发射端的结构图。
图2是发射脉冲示意图。
图3是信号处理的流程图。
图4（a）-图（e）是本发明在不同多普勒频移下的模糊度图。图4（a）中脉冲间的多普勒频移为θ=0rad；图4（b）中脉冲间的多普勒频移为θ=π/4rad；图4（c）中脉冲间的多普勒频移为θ=π/2rad；图4（d）中脉冲间的多普勒频移为θ=3π/4rad；图4（e）中脉冲间的多普勒频移为θ=πrad。
【具体实施方式】
请参阅图1至图3所示，本发明根据需要选择合适长度的互补码对作为最优码，然后生成其对应的构造码对，并以构造的互补码对作为调相信号。在接收端对两个脉冲序列分别进行处理以消除多普勒的影响，然后分别进行匹配滤波，最后利用两个序列之间的互补特性来提高主旁瓣比。
本发明一种基于构造互补码对的多普勒抑制方法，包括以下步骤：
（1）、在发射端选择一组互补码对(s1,s2)作为最优码，其对应的构造码对为(a1,a2)；在发射端以(a1,a2)作为相位调制信号，分别通过两个PRI（Pulse Repetition Intervals）发射出去。构造码对(a1,a2)的设计满足等式si(k)=ai(k)ai(k+1)，i=1,2，si(k)表示si中的第k个元素，ai(k)表示ai中的第k个元素。
（2）、在接收端：
（2a）、首先对接收到的信号进行混频和带通滤波处理，把回波信号从射频降低到中频；
（2b）、对中频信号进行A/D采样，由模拟信号变换为数字信号；
（2c）、分别用余弦和正弦信号对中频信号进行数字混频，分别得到零中频I通道和Q通道的信号；
（2d）、对I、Q两个通道的信号同时延迟τ，然后分别将I、Q两个通道延迟前后的信号相乘，然后把I通道相乘的结果和Q通道相乘的结果相加，这时即实现了消除多普勒效应的影响；τ为一个序列中单个码元的持续时间。对消除了多普勒影响的两个脉冲信号分别用s1,s2作匹配滤波。
（2e）、把两个相邻序列匹配滤波后的输出直接相加，由于s1,s2是互补码对，相加后的序列的主旁瓣比很高。
以PRI1为例介绍一下信号处理的具体过程，参照图1和图3：
1、用序列a1对频率为f0的高频脉冲信号进行相位调制并发射出去。
2、对接收到的回波信号进行初混频和带通滤波，把回波信号从载频为f0的射频信号转变为载频为f1的中频信号，然后对中频信号进行A/D采样，由模拟信号变换为数字信号。
3、对中频信号进行数字混频：分别与cos(2πf1t)和sin(2πf1t)相乘，低通滤波后即获得零中频I1、Q1通道的信号r1,i和r1,q。设
Figure BDA00003265741200041
是r1,i和r1,q的时移向量，即
Figure BDA00003265741200042
，其中，τ为序列中单个码元的持续时间。
4、r1,i与它的时移信号
Figure BDA00003265741200044
相乘之后再加上r1,q和
Figure BDA00003265741200045
的乘积，就可以获得消除多普勒影响的信号
Figure BDA00003265741200046
用s1对进行匹配滤波，获得的m1即为s1的自相关序列。
6、对PRI2进行同样的处理流程可以获得m2。根据互补码之的特性可知m1和m2的旁瓣可以完全相消，因此M=m1+m2，输出结果M具有很高的住旁瓣比。
7、从M中可以很方便的检测出目标的位置和大小。
本发明的效果可以通过以下仿真进一步说明：
1、仿真条件：运行系统是2.2GHz Intel E4500CPU,Windows XP系统下用软件Matlab7.0作为仿真工具。
2、仿真内容
选择的16位互补码对为：
s1={1,1,1,-1,1,1,-1,1,1,1,1,-1,-1,-1,1,-1}，s2={1,-1,1,1,1,-1,-1,-1,1,-1,1,1,-1,1,1,1}。
其对应的构造码对为：
a1={1，1,1,1，-1，-1，-1,1,1,1,1,1，-1,1，-1，-1,1}，a2={1,1,-1,-1,-1,-1,1,-1,1,1,-1,-1,-1,1,1,1,1}。
设一个序列中相邻码元之间的相位差为θ0，两个脉冲之间的相差为θ，假设所选择的发射信号的单个码元的持续时间为0.1us,一个PRI的持续时间为8us.那么θ=80θ0。那么θ分别取值为0,π/4,π/2,3π/4和π的时候，其模糊度图分别如图4所示。
3、仿真结果与分析
从图4可以看出，在不同的多普勒频移下，本发明的模糊度函数并没有太大的变化，主旁瓣比都维持在300dB以下，对旁瓣的抑制效果非常明显。

Claims (3)

1.一种基于构造互补码对的多普勒抑制方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）、在发射端选择一组互补码对(s1,s2)，其对应的构造互补码对为(a1,a2)；在发射端以(a1,a2)作为相位调制信号，分别通过两个PRI1、PRI2发射出去；
（2a）、在接收端对接收到的信号进行混频和带通滤波处理，把回波信号从射频降低到中频；
（2b）、对中频信号进行A/D采样，由模拟信号变换为数字信号；
（2c）、分别用余弦和正弦信号对中频信号进行数字混频，分别得到零中频I通道和Q通道的信号；
（2d）、对I、Q两个通道的信号同时延迟τ，τ为一个序列中单个码元的持续时间；然后分别将I、Q两个通道延迟前后的信号相乘，然后把I通道相乘的结果和Q通道相乘的结果相加以消除多普勒效应；对消除了多普勒影响的两个脉冲信号分别用s1,s2作匹配滤波；
（2e）、把两个相邻序列匹配滤波后的输出直接相加得输出结果。
2.根据权利要求1所述的一种基于构造互补码对的多普勒抑制方法，其特征在于，步骤（1）中，构造互补码对(a1,a2)满足等式si(k)=ai(k)ai(k+1)，i=1,2，si(k)表示si中的第k个元素，ai(k)表示ai中的第k个元素；ai(k+1)表示ai中的第k+1个元素。
3.根据权利要求1所述的一种基于构造互补码对的多普勒抑制方法，其特征在于，步骤（2c）具体包括：中频信号分别与cos(2πf1t)和sin(2πf1t)相乘，低通滤波后即获得零中频I1、Q1通道的信号r1,i和r1,q；f1为中频信号的载频。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111220951A (zh) * 2019-09-20 2020-06-02 北京理工大学 一种采用互补码抑制旁瓣的目标检测方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2334247C1 (ru) * 2007-04-09 2008-09-20 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Нижегородский Научно-Исследовательский Институт Радиотехники" Способ обработки сигналов на фоне сильных импульсных помех в приемном канале импульсно-доплеровских радиолокационных станций

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2334247C1 (ru) * 2007-04-09 2008-09-20 Федеральное Государственное Унитарное Предприятие "Нижегородский Научно-Исследовательский Институт Радиотехники" Способ обработки сигналов на фоне сильных импульсных помех в приемном канале импульсно-доплеровских радиолокационных станций

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
毛滔 等: "互补码在高频地波雷达中的应用研究", 《电波科学学报》, vol. 25, no. 3, 30 June 2010 (2010-06-30), pages 485 - 490 *
田黎育等: "基于DMTD多普勒补偿的互补码脉冲压缩", 《北京理工大学学报》, vol. 33, no. 1, 31 January 2013 (2013-01-31), pages 105 - 110 *
程玉平等: "二相码信号的多普勒补偿", 《现代雷达》, vol. 14, no. 5, 31 October 1992 (1992-10-31) *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111220951A (zh) * 2019-09-20 2020-06-02 北京理工大学 一种采用互补码抑制旁瓣的目标检测方法

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