CN105629222B - 一种具有误差修正功能的机载雷达调频测距方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于雷达数据处理技术，涉及一种具有误差修正功能的机载雷达调频测距方法。该技术方案的主要特点在于，在现有测距技术的基础上，通过对两侧恒频段检测到的速度信息进行加速度计算，修正了在调频段时刻的目标速度，从而提高了测距精度。

Description

一种具有误差修正功能的机载雷达调频测距方法

技术领域

本发明属于雷达数据处理技术，涉及一种具有误差修正功能的机载雷达调频测距方法。

背景技术

在调频测距中，发射和接收之间的时间延迟被转化成频率差。通过测量该频率差可以得到时间延时从而确定距离。通常发射机的发射频率以一个恒定的速率线性增加，通过测量发射与接收脉冲的瞬时频率差计算出目标的距离。当目标距离变化率不为0时，以单一斜率发射的信号与接收信号之间的频率差包含了目标的多普勒频率，由此频率差计算得到的目标距离不准确。在机载雷达中通常采用交替、多斜率(斜率为0时称为恒频段)的调制周期方法以消除目标多普勒频率的影响(参见《机载雷达导论(第二版)》，(美)斯廷森(Stimson,G.W.)著，吴汉平等译，电子工业出版社2005年出版)。

当目标匀速运动时，利用不同斜率的调制周期方法可以较精确的测得目标的距离；当目标做变速运动时，由于在不同斜率调制周期内目标的多普勒频率不尽相同，采用交替、多斜率的调制周期方法不能完全消除目标的多普勒频率，通过测量频率差进而计算得到的距离误差极大，可达几十公里量级。由于无法提前获取目标的速度变化情况，在实际工程应用中线性调频测距将对雷达测距性能造成严重影响。

发明内容

本发明的目的为：提供一种能够提高雷达调频测距精度的测距误差修正方法。

本发明的技术方案为：所述的测距方法包括如下步骤：

步骤一，使用恒频段检测目标获得距离门和频率门信息，根据频率门信息解算出速度信息，并记录下当前时刻；

步骤二，恒频段检测发现目标后，雷达使用与步骤一相同脉冲重复频率的波形进行调频段检测，获得目标的距离门和频率门信息，并记录下当前时刻；

步骤三，对恒频段检测到的目标距离门和频率门与调频段检测到的目标距离门和频率门进行比对，若两者距离门号的差值小于规定数值，且两者频率门之间的关系满足对应调频斜率要求，则认为两频段检测到的为同一目标；

步骤四，使用与步骤一中相同脉冲重复频率的波形进行第二次恒频段检测，得到目标的距离门和频率门，对两次恒频段检测到的目标距离门进行比对，若差值小于规定数值，则认为是同一目标，解算出速度信息，并记录下当前时刻；

步骤五，结合步骤一和步骤四中检测到的速度和时间信息解算目标的加速度，并计算目标在步骤二时刻的速度信息；

步骤六，利用以下公式计算目标距离，

2*(Vj-Vi)/λ/k*C/2

其中：Vj为步骤二时刻的速度信息，Vi为步骤一中获得的速度信息，λ为波长，k为步骤二中使用的调频段斜率，C为光速。

本发明的有益效果为：

常用的线性调频测距方法只使用步骤一到步骤三，由于无法获得步骤一时刻与步骤二时刻的目标速度变化信息，导致无法修正速度变化，所以传统方法测距误差大；本发明通过增加步骤四中的第二次恒频段，与第一次恒频段对比获得目标速度变化信息，从而获得目标在步骤二时刻的速度信息，修正了目标的速度变化，提高了测距精度。

说明书附图

图1为：本发明的流程框图。

具体实施方式

运动目标的加速度变化周期通常为秒量级，雷达探测目标的周期为几十毫秒量级，加速度变化周期远大于雷达的探测目标周期，认为在雷达探测时间段内目标的加速度是近似不变的。一种机载PD雷达调频测距距离误差修正方法，基于目标加速度恒定特征，误差修正的步骤如下：

1、恒频段检测：雷达开机后用PRF进行恒频段检测，设发现恒频段目标Ai(Ari，Afi),i为目标序号，i＝1,2，……，m，m不大于120；Ari为恒频段目标距离门号，Afi为恒频段目标频率门号；发现目标Ai的时刻记录为Ti；

2、调频段检测：恒频段检测发现目标后，雷达进行调频段检测，若未检测到目标，返回步骤1；若检测到调频段目标Bj(Brj，Bfj),j＝1,2，……，m；Brj为调频段目标距离门号,Bfj为调频段目标频率门号；发现目标Bj的时刻记录为Tj；

3、目标配对：将恒频段目标Ai与调频段目标Bj进行配对，配对成功的恒频段目标Ai与调频段目标Bj视为同一目标，定义配对成功的目标为Yn，n＝1，2，……，m；配对成功的条件是：第一、两者距离门号的差值绝对值小于Nr_delta，Nr_delta为0～2的自然数；第二、满足正负斜率的要求，具体是：当调频段为正斜率调频时，则恒频段目标频率门号Afi大于调频段目标频率门号Bfj；当调频段为负斜率调频时，则恒频段目标频率门号Afi小于调频段目标频率门号Bfj；

4、使用同样脉冲重复频率的波形进行第二次恒频段检测：若第二次恒频段检测有目标，设第二次恒频段目标Ch(Crh，Cfh)，h为目标序号，h＝1,2，……，m，m不大于120，Crh为第二次恒频段目标距离门号，Cfh为第二次恒频段目标频率门号，发现目标Ch的时刻记录为Th。

5、目标加速度解算：

将第二次恒频段目标Ch(Crh，Cfh)与第一次恒频段内的目标Ai(Ari，Afi)(该目标已与调频段内的目标配对成功)进行配对，若满足下列条件，判定Ch(Crh，Cfh)与Ai(Ari，Afi)为同一目标，判定条件是：两者距离门号的差值绝对值小于Nr_delta；速度差小于V_delta,V_delta为0～10m/s；否则，Ch(Crh，Cfh)与Ai(Ari，Afi)为不同目标，进行下一个步骤；根据公式[2]分别求得第一次恒频段内的目标速度Vi和第二次恒频段的目标速度Vh。

V＝Nf/Na*PRF*λ/2………………………………………………[1]

式中，Nf为恒频段目标频率门号，Na为恒频段的脉冲积累点数，PRF为恒频段的脉冲重复周期，λ为恒频段信号波长；

求得加速度a＝(Vh-Vi)/(Th-Ti),进而求得目标在调频段的速度为：Vj＝Vi+a*(Tj-Ti)。

6、距离修正：利用公式[2]计算距离YnR2。

YnR2＝2*(Vj-Vi)/λ/k*C/2……………………………………[2]

式中，k为调频段使用信号斜率,C为光速；

利用修正得到的距离YnR2作为初始跟踪距离转入跟踪状态。

Claims (1)

1.一种具有误差修正功能的机载雷达调频测距方法，其特征为：所述的测距方法包括如下步骤：

步骤一，使用恒频段检测目标获得距离门和频率门信息，根据频率门信息解算出速度信息，并记录下当前时刻；

步骤二，恒频段检测发现目标后，雷达使用与步骤一相同脉冲重复频率的波形进行调频段检测，获得目标的距离门和频率门信息，并记录下当前时刻；

步骤三，对恒频段检测到的目标距离门和频率门与调频段检测到的目标距离门和频率门进行比对，若两者距离门的差值小于规定数值，且两者频率门之间的关系满足对应调频斜率要求，则认为两频段检测到的为同一目标；

步骤四，使用与步骤一中相同脉冲重复频率的波形进行第二次恒频段检测，得到目标的距离门和频率门，对两次恒频段检测到的目标距离门进行比对，若差值小于规定数值，则认为是同一目标，解算出速度信息，并记录下当前时刻；

步骤五，结合步骤一和步骤四中检测到的速度和时间信息解算目标的加速度，并计算目标在步骤二时刻的速度信息；

步骤六，利用以下公式计算目标距离，

<mfrac> <mrow> <mi>C</mi> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>V</mi> <mi>j</mi> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>V</mi> <mi>i</mi> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mrow> <mrow> <mi>k</mi> <mi>&amp;lambda;</mi> </mrow> </mfrac>

其中：Vj为步骤二时刻的速度信息，Vi为步骤一中获得的速度信息，λ为波长，k为步骤二中使用的调频段斜率，C为光速。