CN109188370B - 一种雷达设备lfm脉冲信号包络曲线拟合方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种雷达设备LFM脉冲信号包络曲线拟合方法，包括步骤：搭建包络曲线拟合系统；对LFM脉冲信号进行数据缓存，形成M个数据样本；对所述M个数据样本进行正交检波变换，提取出包络信息；利用所述包络信息拟合出LFM脉冲信号的包络曲线。采用该方法解决了使用传统的LFM脉冲信号包络曲线拟合方法得到的包络曲线不平滑的问题，产生的包络曲线平滑，更好的满足系统使用要求。

Description

一种雷达设备LFM脉冲信号包络曲线拟合方法及系统
技术领域
本发明涉及包络曲线拟合，尤其涉及一种雷达设备LFM脉冲信号包络曲线拟合。
背景技术
雷达系统常使用直接波形存储直读技术结合正交调制技术的方法产生LFM脉冲信号，LFM脉冲信号是指线性调频脉冲信号，信号的频率在脉冲宽度内向上或者向下线性地扫描，尽管在设计时对硬件系统作了一些优化处理，但由于器件本身特性及同相正交通道的不平衡性，不可避免地在产生LFM脉冲信号过程中引入幅度误差，为了分析幅度误差，引入了包络曲线拟合的概念。
传统的LFM脉冲信号包络曲线拟合方法为：对LFM脉冲信号进行采样，形成单一的数据样本；对数据样本进行正交检波变换，根据变换结果提取出包络信息；通过包络信息绘制出LFM脉冲信号的包络曲线。此方法比较直观，且计算量小，但得到的包络曲线不平滑。
发明内容
针对上述技术问题，本发明的目的在于提供一种雷达设备LFM脉冲信号包络曲线拟合方法及系统，解决使用传统的LFM脉冲信号包络曲线拟合方法得到的包络曲线不平滑的问题。
一种雷达设备LFM脉冲信号包络曲线拟合方法包括步骤：
S1、搭建包络曲线拟合系统；
S2、对LFM脉冲信号进行数据缓存，形成M个数据样本；
S3、对所述M个数据样本进行正交检波变换，提取出包络信息；
S4、利用所述包络信息拟合出LFM脉冲信号的包络曲线。
进一步地，所述包络曲线拟合系统包括数据缓存模块、包络信息提取模块和包络曲线拟合模块。
进一步地，所述步骤S2由所述数据缓存模块执行，具体为：
所述数据缓存模块在脉冲宽度的时间范围内对LFM脉冲信号xi(t)进行数据缓存，连续缓存M帧数据，形成M个数据样本xi(n)，
xi(t)＝Aexp[j2π(f0t+μt2/2)]，
Figure GDA0001881506870000021
其中，A为幅度，信号采样频率为fs，样间隔
Figure GDA0001881506870000022
t为时间参数，i为数据样本索引，i＝1,2,…,M，M为自然数；n为时域点索引，n＝1,2,…,N，N为数据样本的长度，N＝fs·τ；LFM脉冲信号x(t)的脉冲宽度为τ，中心频率为f0，带宽为B，调频斜率
Figure GDA0001881506870000023
进一步地，所述M取值为8。
进一步地，所述步骤S3由所述包络信息提取模块，具体为：
所述包络信息提取模块对M个数据样本xi(n)分别进行正交检波变换，得到M个数据样本的正交检波变换结果[xi(n)]°，[xi(n)]°为复数表示形式；
计算M个数据样本xi(n)的包络信息Ai(n)，Ai(n)＝|[xi(n)]°|。
进一步地，所述正交检波变换结果计算公式为：
Figure GDA0001881506870000024
其中j为虚数单位。
进一步地，所述步骤S4由所述包络曲线拟合模块执行，具体为：
所述包络曲线拟合模块获取包络信息Ai(n)的均值包络数据
Figure GDA0001881506870000032
对均值包络数据
Figure GDA0001881506870000033
进行多项式曲线拟合，得到多项式拟合曲线f(n)
进一步地，所述均值包络数据
Figure GDA0001881506870000034
为：
Figure GDA0001881506870000031
进一步地，对均值包络信息
Figure GDA0001881506870000035
进行多项式曲线拟合时，多项式的次数为5。
本发明还提供一种雷达设备LFM脉冲信号包络曲线拟合系统具体包括：数据缓存模块、包络信息提取模块和包络曲线拟合模块，其中，
数据缓存模块，用于对LFM脉冲信号进行数据缓存，形成M个数据样本；
包络信息提取模块，用于对这M个数据样本进行正交检波变换，提取出包络信息；
包络曲线拟合模块，用于利用包络信息拟合出LFM脉冲信号的包络曲线。
本发明方法解决了使用传统的LFM脉冲信号包络曲线拟合方法得到的包络曲线不平滑的问题，产生的包络曲线平滑，更好的满足系统使用要求。
附图说明
图1为本发明雷达设备LFM脉冲信号包络曲线拟合方法流程图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种雷达设备LFM脉冲信号包络曲线拟合方法，流程如图1所示，其具体步骤为：
第一步、搭建包络曲线拟合系统。
包络曲线拟合系统具体包括：数据缓存模块、包络信息提取模块和包络曲线拟合模块，其中，
数据缓存模块，用于对LFM脉冲信号进行数据缓存，形成M个数据样本；
包络信息提取模块，用于对这M个数据样本进行正交检波变换，提取出包络信息；
包络曲线拟合模块，用于利用包络信息拟合出LFM脉冲信号的包络曲线。
第二步、数据缓存模块对LFM脉冲信号进行数据缓存并生成数据样本。
数据缓存模块在脉冲宽度的时间范围内对LFM脉冲信号xi(t)进行数据缓存，连续缓存M帧数据，形成M个数据样本xi(n)，
xi(t)＝Aexp[j2π(f0t+μt2/2)]，
Figure GDA0001881506870000041
其中，A为幅度，信号采样频率为fs，采样间隔
Figure GDA0001881506870000042
t为时间参数，i为数据样本索引，i＝1,2,…,M，M为自然数；n为时域点索引，n＝1,2,…,N，N为数据样本的长度，N＝fs·τ；LFM脉冲信号x(t)的脉冲宽度为τ，中心频率为f0，带宽为B，调频斜率
Figure GDA0001881506870000051
第三步、包络信息提取模块对数据样本进行正交检波变换，提取出包络信息。
包络信息提取模块对8个数据样本xi(n)分别进行正交检波变换：[xi(n)]o＝xi(n)+jxi(n)*{[1-(-1)n]/nπ}，得到8个数据样本的正交检波变换结果[xi(n)]o，[xi(n)]o为复数表示形式，其中j为虚数单位，表示
Figure GDA0001881506870000052
*表示序列卷积运算；使用公式：Ai(n)＝|[xi(n)]o|，得到8个数据样本xi(n)的包络信息Ai(n)，其中|·|表示复数求模值运算。
第四步、包络曲线拟合模块利用包络信息拟合出LFM脉冲信号的包络曲线。
包络曲线拟合模块获取包络信息Ai(n)的均值包络数据
Figure GDA0001881506870000053
Figure GDA0001881506870000054
对均值包络数据
Figure GDA0001881506870000055
进行多项式曲线拟合，多项式的次数设置为5，得到多项式拟合曲线f(n)。
至此，实现了雷达设备LFM脉冲信号包络曲线的拟合。
显然，上述实施方式仅仅是为清楚地说明所作的举例，而非对实施方式的限定。对于所属技术领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍属于本发明创造的保护范围之中。

Claims (6)

1.一种雷达设备LFM脉冲信号包络曲线拟合方法，其特征在于，包括步骤：
S1、搭建包络曲线拟合系统，所述包络曲线拟合系统包括数据缓存模块、包络信息提取模块和包络曲线拟合模块；
S2、所述数据缓存模块对LFM脉冲信号进行数据缓存，形成M个数据样本，所述数据缓存模块在脉冲宽度的时间范围内对LFM脉冲信号xi(t)进行数据缓存，连续缓存M帧数据，形成M个数据样本xi(n)，
xi(t)＝Aexp[j2π(f0t+μt2/2)]，
Figure FDA0003942018120000011
其中，A为幅度，j为虚数单位，信号采样频率为fs，采样间隔
Figure FDA0003942018120000012
t为时间参数，i为数据样本索引，i＝1,2,…,M，M为自然数；n为时域点索引，n＝1,2,…,N，N为数据样本的长度，N＝fs·τ；τ为LFM脉冲信号x(t)的脉冲宽度，fs为信号采样频率；带宽为B，调频斜率
Figure FDA0003942018120000013
S3、所述包络信息提取模块对所述M个数据样本进行正交检波变换，提取出包络信息；所述包络信息提取模块对M个数据样本xi(n)分别进行正交检波变换，得到M个数据样本的正交检波变换结果[xi(n)]°，[xi(n)]°为复数表示形式；
计算M个数据样本xi(n)的包络信息Ai(n)，Ai(n)＝|[xi(n)]°|；
其中所述正交检波变换结果计算公式为：
Figure FDA0003942018120000014
S4、利用所述包络信息拟合出LFM脉冲信号的包络曲线。
2.如权利要求1所述的包络曲线拟合方法，其特征在于，所述M取值为8。
3.如权利要求1所述的包络曲线拟合方法，其特征在于，所述步骤S4由所述包络曲线拟合模块执行，具体为：
所述包络曲线拟合模块获取包络信息Ai(n)的均值包络数据
Figure FDA0003942018120000015
对均值包络数据
Figure FDA0003942018120000016
进行多项式曲线拟合，得到多项式拟合曲线f(n)。
4.如权利要求3所述的包络曲线拟合方法，其特征在于，所述均值包络数据
Figure FDA0003942018120000021
为：
Figure FDA0003942018120000022
5.如权利要求3所述的包络曲线拟合方法，其特征在于，对均值包络信息
Figure FDA0003942018120000023
进行多项式曲线拟合时，多项式的次数为5。
6.采用权利要求1-5任一项所述的包络曲线拟合方法的包络曲线拟合系统，其特征在于，具体包括：数据缓存模块、包络信息提取模块和包络曲线拟合模块，其中，
数据缓存模块，用于对LFM脉冲信号进行数据缓存，形成M个数据样本；
包络信息提取模块，用于对这M个数据样本进行正交检波变换，提取出包络信息；
包络曲线拟合模块，用于利用包络信息拟合出LFM脉冲信号的包络曲线。
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