CN106291531B - 一种采用高重频步进频与脉冲多普勒体制结合的参差跟踪方法 - Google Patents

一种采用高重频步进频与脉冲多普勒体制结合的参差跟踪方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种参差跟踪方法，包含：S1、利用高重频步进频方式对机动目标进行距离测量，获得第一目标距离；S2、根据第一目标距离判断高重频步进频信号是否进入遮挡区；若否，则返回S1；若是，则执行S3；S3、在高重频步进频信号进入遮挡区的时刻切换至高重频单脉冲信号形式对机动目标进行脉冲多普勒跟踪；S4、利用脉冲多普勒跟踪测量的速度值预测与机动目标之间的距离，获得第二目标距离；S5、根据第二目标距离判断重频单脉冲信号是否退出遮挡区；若否，则返回S3；若是，则执行S6；S6、重复步骤S1～S5，交替使用高重频步进频方式与高重频单脉冲信号形式对机动目标进行跟踪，直到整个跟踪过程完毕。本发明能够在一定测量范围内获取距离分辨能力。

Description

一种采用高重频步进频与脉冲多普勒体制结合的参差跟踪 方法
技术领域
本发明涉及雷达领域中的多波形跟踪方法，具体涉及一种采用高重频步进频与脉冲多普勒体制结合的参差跟踪方法，适用于对脉冲多普勒体制雷达性能的提升。
背景技术
目前国内防空反导武器以脉冲多普勒体制为主，其使用高重频单脉冲信号形式，利用机动目标的速度与背景杂波速度的不同从杂波中分离目标，并对目标速度谱线进行检测和跟踪，该体制能很好的跟踪空中快速运动目标。
公开号为CN105068058A的专利文献公开了一种基于合成宽带脉冲多普勒雷达的毫米级微动测量方法，采用相推测速测距技术，精确测量目标运动，采用一种迭代运动参数联合估计方法，可对毫米级的微动进行测量，测量精度较高；公开号为CN104375139A的专利文献公开了一种基于一维集方法的脉冲多普勒雷达改进测距方法，通过查表方法，得出雷达发射信号第n个脉冲重复频率对应的距离门限、最大速度模糊度、视在距离等，通过数据更新得出目标距离与脉冲多普勒雷达的距离；公开号为CN101470202A的专利文献公开了一种脉冲多普勒雷达系统及其信号处理方法，利用不同脉冲重复频率之间的参差关系，将不同脉冲重复周期下存在的距离和多普勒模糊的检测结果进行解模糊处理，获得正确的目标距离和多普勒信息。
通过上述专利文献可以发现，脉冲多普勒体制在速度跟踪上具有较大的优势，但是无距离信息，且大多采用信号处理方式去获得距离信息，但是并未从体制上根本改变脉冲多普勒体制，另外，由于采用高重复频率信号形式，在部分距离段上会存在距离遮挡(如图1所示)，影响跟踪连续性，且信号体制无距离分辨能力，在多目标区分等方面性能有限，使得在对抗各类干扰、杂波时的能力受到限制，不能很好的适应现代复杂战场环境。
此外，脉冲多普勒体制使用单频点工作，信号形式单一，系统设计为相参系统，通常会设置有多个频点，实际工作时选用一个频点工作，因此没有利用多频点带来的宽带优势，系统利用率较低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种采用高重频步进频与脉冲多普勒体制结合的参差跟踪方法，改进脉冲多普勒信号体制在目标探测方面的性能，能够在一定测量范围内获取距离分辨能力，提供一种对抗距离遮挡的可实现途径。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：一种采用高重频步进频与脉冲多普勒体制结合的参差跟踪方法，用于对机动目标进行跟踪，其特点是，包含以下步骤：
S1、利用高重频步进频方式对机动目标进行距离测量，获得第一目标距离；
S2、根据第一目标距离判断目标回波信号是否进入遮挡区；
若否，则返回步骤S1；
若是，则执行步骤S3；
S3、在高重频步进频信号进入遮挡区的时刻切换至高重频单脉冲信号形式对机动目标进行脉冲多普勒跟踪；
S4、利用脉冲多普勒跟踪测量的速度值预测与机动目标之间的距离，获得第二目标距离；
S5、根据第二目标距离判断目标回波信号是否退出遮挡区；
若否，则返回步骤S3；
若是，则执行步骤S6；
S6、重复步骤S1～S5，交替使用高重频步进频方式与高重频单脉冲信号形式对机动目标进行跟踪，直到整个跟踪过程完毕。
所述的步骤S1包含：高重频步进频方式采用差拍方式来获得距离参数，将机动目标的回波信号与去斜本振信号混频，并根据不同的目标延时会对应不同的频率，使得两个距离不同的目标分离，实现对机动目标的距离测量。
所述的步骤S3包含：对回波信号作低通滤波，使得高重频单脉冲信号串转换为一个连续波信号，对连续波信号作频率测量可得到机动目标的多普勒值，并对多普勒值进行连续跟踪和测量实现脉冲多普勒跟踪。
所述的步骤S4包含：以高重频步进频形式切换前测量得到的最后一个距离值作为距离预测的初始值，以脉冲多普勒测量得到的当前目标速度进行积分，得到第二目标距离。
本发明一种采用高重频步进频与脉冲多普勒体制结合的参差跟踪方法与现有技术相比具有以下优点：本发明根据脉冲多普勒体制在当前复杂电磁环境中使用的局限性，采用高重频步进频与脉冲多普勒体制参差跟踪，在获得速度高分辨的同时，可以获得目标距离信息，并可通过频率合成宽带信号去获得距离高分辨，使得在距离和速度两维同时获得目标精确信息，有利于对目标的跟踪、识别及干扰对抗等；本发明相对单脉冲体制而言，能够在速度测量基础上，提供一定区域内的距离分辨能力，能够在速度-距离二维上区分不同的目标；本发明相对单脉冲体制而言，能够很好的克服距离遮挡效应，通过距离测量或预测来估算遮挡进入时间，并通过两种信号形式的切换避免遮挡区域，保持跟踪信息连续性；此外，本发明以脉冲多普勒体制为基础，在信号形式上作适应性改进，充分利用了脉冲多普勒体制雷达系统的宽带特性，挖掘系统潜力，提高系统资源利用率。
附图说明
图1为本发明一种采用高重频步进频与脉冲多普勒体制结合的参差跟踪方法的流程图；
图2为脉冲多普勒体制遮挡效应示意图；
图3为高重频步进频方式距离测量原理图；
图4为脉冲多普勒体制速度测量原理图。
具体实施方式
以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。
如图1所示，一种采用高重频步进频与脉冲多普勒体制结合的参差跟踪方法，用于对机动目标进行跟踪，包含以下步骤：
S1、利用高重频步进频方式对机动目标进行距离测量，获得第一目标距离。
高重频步进频方式采用差拍方式来获得距离参数，如图2所示，将机动目标的回波信号与去斜本振信号混频，并根据不同的目标延时会对应不同的频率，使得两个距离不同的目标分离，实现对机动目标的距离测量。
图2中高重频步进频信号利用差拍方式在距离上分辨两个不同的目标，图中给出了2个距离不同，即延时不同的目标回波，其信号随着时间是频率步进的，同时本振信号也是频率步进的，本振信号与回波信号在同一时刻进行差拍混频后，不同的距离延时对应不同的频率差，其在频率轴上是分离的，如图右侧所示。
S2、根据第一目标距离判断目标回波信号是否进入遮挡区；
若否，则返回步骤S1；
若是，则执行步骤S3。
根据距离判断高重频步进频信号是否进入遮挡区，高重频步进频的信号重复频率较高，无遮挡区间较小，在跟踪机动目标时，目标回波会运动到发射脉冲区间产生遮挡，产生类似脉冲多普勒体制的遮挡效应，如图3所示，遮挡产生时刻与距离有关，当重复频率已知时候，通过距离能够判断回波信号进入遮挡区的时刻。
图3中第一行表示发射信号序列，每次发射一个一定宽度的脉冲信号，第二行表示接收到的回波信号序列，每个发射脉冲对应一个回波脉冲，由于目标存在速度，回波信号延时相对发射信号延时是变化的，第三行表示考虑发射遮挡后的回波信号，由于发射信号期间回波信号不能被接收，实际接收通道中的回波信号是被部分或全部遮挡的，第四行表示经过窄带滤波器后的信号，由于信号被遮挡引起能量瞬时，使得信号有幅度起伏，在无遮挡区域信号能量较大，在有遮挡区域信号能量衰弱，通常称信号能量衰弱区间为遮挡期。
S3、在高重频步进频信号进入遮挡区的时刻切换至高重频单脉冲信号形式对机动目标进行脉冲多普勒跟踪。
对回波信号作低通滤波，使得高重频单脉冲信号串转换为一个连续波信号，如图4所示，对连续波信号作频率测量可得到机动目标的多普勒值，并对多普勒值进行连续跟踪和测量实现脉冲多普勒跟踪。
图4中单脉冲回波信号为一个脉冲序列，通过窄带滤波器后，将信号的主频谱分量滤除，形成一个连续波信号形式，可以对连续波信号形式进行频率测量，从而获得多普勒测量值。
S4、利用脉冲多普勒跟踪测量的速度值预测与机动目标之间的距离，获得第二目标距离。
以高重频步进频形式切换前测量得到的最后一个距离值作为距离预测的初始值，以脉冲多普勒测量得到的当前目标速度进行积分，得到第二目标距离。
S5、由于脉冲多普勒重复批量抑制，根据第二目标距离判断目标回波信号是否退出遮挡区；
若否，则返回步骤S3；
若是，则执行步骤S6；
S6、重复步骤S1～S5，交替使用高重频步进频方式与高重频单脉冲信号形式对机动目标进行跟踪，直到整个跟踪过程完毕。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (3)

1.一种采用高重频步进频与脉冲多普勒体制结合的参差跟踪方法，用于对机动目标进行跟踪，其特征在于，包含以下步骤：
S1、利用高重频步进频方式对机动目标进行距离测量，获得第一目标距离；
S2、根据第一目标距离判断目标回波信号是否进入遮挡区；
若否，则返回步骤S1；
若是，则执行步骤S3；
S3、在高重频步进频信号进入遮挡区的时刻切换至高重频单脉冲信号形式对机动目标进行脉冲多普勒跟踪；
S4、利用脉冲多普勒跟踪测量的速度值预测与机动目标之间的距离，获得第二目标距离；
S5、根据第二目标距离判断目标回波信号是否退出遮挡区；
若否，则返回步骤S3；
若是，则执行步骤S6；
S6、重复步骤S1~S5，交替使用高重频步进频方式与高重频单脉冲信号形式对机动目标进行跟踪，直到整个跟踪过程完毕；
其中，所述的步骤S3包含：对回波信号作低通滤波，使得高重频单脉冲信号串转换为一个连续波信号，对连续波信号作频率测量可得到机动目标的多普勒值，并对多普勒值进行连续跟踪和测量实现脉冲多普勒跟踪。
2.如权利要求1所述的参差跟踪方法，其特征在于，所述的步骤S1包含：高重频步进频方式采用差拍方式来获得距离参数，将机动目标的回波信号与去斜本振信号混频，并根据不同的目标延时会对应不同的频率，使得两个距离不同的目标分离，实现对机动目标的距离测量。
3.如权利要求1所述的参差跟踪方法，其特征在于，所述的步骤S4包含：以高重频步进频形式切换前测量得到的最后一个距离值作为距离预测的初始值，以脉冲多普勒测量得到的当前目标速度进行积分，得到第二目标距离。
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