CN108132460A - 基于频域通道均衡的脉冲压缩补偿算法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于频域通道均衡的脉冲压缩补偿算法，首先获得强信噪比孤立点目标的回波，对目标回波进行傅里叶变换，存储处理后的频谱结果，并对M个脉冲的频谱信号求平均；再根据雷达参数和信号模型，产生理想的发射信号，并对发射信号作同样点数的傅里叶变换；用发射信号的频谱与实际回波的频谱相除，获得频域通道均衡系数。对回波进行频域脉冲压缩时，在频域乘以频域通道均衡系数进行补偿。通过该方法进行补偿后，目标在时域的脉冲压缩结果主瓣变窄，在后续进行距离像拼接时，出现虚假的‘伪峰’的概率降低。

Description

基于频域通道均衡的脉冲压缩补偿算法
技术领域
本发明属于信号处理领域，具体涉及一种基于频域通道均衡的脉冲压缩补偿算法，该算法用于脉冲压缩处理时对系统误差进行补偿，可以有效减小由于系统误差导致的目标压缩脉冲主瓣的展宽。
背景技术
对于线性调频步进频信号，一个相干积累时间(CPI)内完成一次距离像拼接，而一个CPI由M个线性调频脉冲信号组成。由于系统存在多种误差，接收到的回波信号的相位与匹配滤波系数的相位存在一定失配，导致脉冲压缩后的压缩脉冲主瓣展宽。对于步进频系统，当子脉冲脉压后主瓣展宽时，主瓣展宽部分的能量会泄漏到拼接的高分辨一维距离像中，出现所谓的‘伪峰’。在后续的恒虚警检测处理中，‘伪峰’如果大于恒虚警检测的门限，则会成为虚假目标，增大了系统的虚警率。
发明内容
要解决的技术问题
为了解决系统存在误差时，接收到的回波信号的相位与匹配滤波系数失配，导致脉冲压缩后的压缩脉冲主瓣展宽的问题。本发明提出一种基于频域通道均衡的脉冲压缩补偿算法，该算法利用实测数据对系统误差进行补偿，使目标脉冲压缩后主瓣能量集中，降低了一维距离像拼接时出现‘伪峰’的概率。
技术方案
一种基于频域通道均衡的脉冲压缩补偿算法，其特征在于步骤如下：
步骤1：采集强信噪比孤立点目标一个CPI的回波sq(n)，其中q＝1,2,...,M表示一个CPI由M个脉冲回波组成，n＝1,2,...,N表示每个脉冲回波的点数为N；对每一个脉冲回波作K点傅里叶变换：
Sq(f)＝FFT(sq(n)),f＝1,2,...,K
其中，点数K的选取原则为：假设输入信号sq(n)的点数为N，匹配滤波系数c(l)的点数为L，则K≥N+L，并且取2的幂对应的值；
步骤2：对Sq(f)中的每一个频点都除以Sq(f)的第一个频点：
Xq(f)＝Sq(f)/Sq(1)
步骤3：对M个脉冲回波的频谱求平均值：
步骤4：对发射信号s(l),l＝1,2,...,L作K点傅里叶变换：
S(f)＝FFT(s(l)),f＝1,2,...,K
步骤5：用S(f)除以Xmean(f)获得频域通道均衡系数：
J(f)＝S(f)/Xmean(f)
步骤6：对回波进行频域脉冲压缩处理，并在频域乘以通道均衡系数，完成补偿后的脉冲压缩：
zq(k)＝IFFT(Sq(f)·C(f)·J(f)),k＝1,2,...K
其中，C(f)表示匹配滤波系数c(l)的K点傅里叶变换。
有益效果
本发明提出的一种基于频域通道均衡的脉冲压缩补偿算法，通过目标实测回波数据与发射信号进行比对，获得系统误差，并在脉冲压缩处理时进行补偿，使目标脉冲压缩后主瓣能量集中，降低了后期高分辨一维距离像拼接时出现‘伪峰’的概率。通过该方法进行补偿后，目标在时域的脉冲压缩结果主瓣变窄，在后续进行距离像拼接时，出现虚假的‘伪峰’的概率降低，也就降低了虚警概率。图2所示为补偿前目标的距离-多普勒平面和高分辨一维距离像拼接的结果，由于目标脉冲压缩后主瓣展宽，在距离维占据9个距离单元，导致获得的高分辨一维距离像中目标的前后出现了虚假的‘伪峰’；图3所示为使用本发明提出的方法进行补偿后，目标的距离-多普勒平面和高分辨一维距离像拼接的结果，经过补偿，目标脉冲压缩后的主瓣只占据5个距离单元，在后期的高分辨一维距离像中不会形成‘伪峰’。
附图说明
图1基于频域通道均衡的脉冲压缩补偿算法流程图。
图2补偿前目标的距离-多普勒平面和高分辨一维距离像：(a)目标距离-多普勒平面，(b)高分辨一维距离像。
图3补偿后目标的距离-多普勒平面和高分辨一维距离像：(a)目标距离-多普勒平面，(b)高分辨一维距离像。
具体实施方式
现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：
首先获得强信噪比孤立点目标一个CPI的回波，对CPI内的M个回波进行傅里叶变换，存储处理后的频谱结果，再对M个频谱信号求平均；由于步进频信号一个CPI内各个脉冲回波的初相不同，在求平均之前，每一个脉冲需要减去自身的初相；再根据雷达参数和信号模型，产生理想的发射信号，并对发射信号作同样点数的傅里叶变换；用发射信号脉的频谱与实际回波的频谱相除，获得频域通道均衡系数。对回波进行频域脉冲压缩时，在频域乘以频域通道均衡系数进行补偿。
具体实施步骤如下：
(1)采集强信噪比孤立点目标(如角反射体)一个CPI的回波sq(n)，其中q＝1,2,...,M表示一个CPI由M个脉冲回波组成，n＝1,2,...,N表示每个脉冲回波的点数为N。对每一个脉冲回波作K点傅里叶变换
Sq(f)＝FFT(sq(n)),f＝1,2,...,K
其中，点数K的选取原则为：假设输入信号sq(n)的点数为N，匹配滤波系数c(l)的点数为L，则K≥N+L，并且取2的幂对应的值。
(2)对Sq(f)中的每一个频点都除以Sq(f)的第一个频点
Xq(f)＝Sq(f)/Sq(1)
(3)对M个脉冲回波的频谱求平均值
(4)对发射信号s(l),l＝1,2,...,L作K点傅里叶变换
S(f)＝FFT(s(l)),f＝1,2,...,K
(5)用S(f)除以Xmean(f)获得频域通道均衡系数
J(f)＝S(f)/Xmean(f)
(6)对回波进行频域脉冲压缩处理，并在频域乘以通道均衡系数，完成补偿后的脉冲压缩。
zq(k)＝IFFT(Sq(f)·C(f)·J(f)),k＝1,2,...K
其中，C(f)表示匹配滤波系数c(l)的K点傅里叶变换。

Claims (1)

1.一种基于频域通道均衡的脉冲压缩补偿算法，其特征在于步骤如下：
步骤1：采集强信噪比孤立点目标一个CPI的回波sq(n)，其中q＝1,2,...,M表示一个CPI由M个脉冲回波组成，n＝1,2,...,N表示每个脉冲回波的点数为N；对每一个脉冲回波作K点傅里叶变换：
Sq(f)＝FFT(sq(n)),f＝1,2,...,K
其中，点数K的选取原则为：假设输入信号sq(n)的点数为N，匹配滤波系数c(l)的点数为L，则K≥N+L，并且取2的幂对应的值；
步骤2：对Sq(f)中的每一个频点都除以Sq(f)的第一个频点：
Xq(f)＝Sq(f)/Sq(1)
步骤3：对M个脉冲回波的频谱求平均值：
步骤4：对发射信号s(l),l＝1,2,...,L作K点傅里叶变换：
S(f)＝FFT(s(l)),f＝1,2,...,K
步骤5：用S(f)除以Xmean(f)获得频域通道均衡系数：
J(f)＝S(f)/Xmean(f)
步骤6：对回波进行频域脉冲压缩处理，并在频域乘以通道均衡系数，完成补偿后的脉冲压缩：
zq(k)＝IFFT(Sq(f)·C(f)·J(f)),k＝1,2,...K
其中，C(f)表示匹配滤波系数c(l)的K点傅里叶变换。
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