CN109490852A - 一种线性调频脉冲信号调频斜率极性确定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种线性调频脉冲信号调频斜率极性确定方法，本发明方法首先构建脉冲信号调频斜率极性确定平台，所构建的系统包括：信号采样模块、频域数据产生模块、脉冲压缩模块和调频斜率极性确定模块。信号采样模块对线性调频脉冲信号进行采样，形成采样序列；频域数据产生模块产生匹配滤波器的频域数据；脉冲压缩模块使用匹配滤波器的频域数据对采样序列进行脉冲压缩处理；调频斜率极性确定模块根据脉冲压缩处理结果确定调频斜率极性。本发明方法对线性调频脉冲信号的调频斜率极性判决准确率较高。

Description

一种线性调频脉冲信号调频斜率极性确定方法
技术领域
本发明涉及一种脉冲信号调频斜率极性确定方法，特别是一种线性调频脉冲信号调频斜率极性确定方法。
背景技术
线性调频脉冲信号，即LFM脉冲信号的频率在脉宽内向上扫描时，调频斜率极性为正；频率在脉宽内向下扫描时，调频斜率极性为负。雷达景象匹配导引头测试时，测试系统需要确定导引头产生的中频线性调频脉冲信号的调频斜率极性。常用的线性调频脉冲信号调频斜率极性确定方法为：在一个脉冲宽度的时间范围内对线性调频脉冲信号进行采样，形成采样序列；产生一个矩形窗函数，矩形窗宽度设置为线性调频脉冲信号脉冲宽度的1/N；使用窗函数截取采样序列的起始位置数据和结束位置数据，得到两组数据；对这两组数据分别进行FFT运算，得到两组频域数据，对这两组频域数据进行分析：找到频域数据的最大值，根据最大值与3dB的差值确定出两个频率值，根据两组频率差判决出调频斜率的极性。由于两组频率差相对于线性调频脉冲信号的中心频率相差不大，因此对调频斜率的极性判决错误率较高。
FFT为快速傅立叶变换，能够将时域数据转换为频域数据；IFFT为快速傅立叶的逆变换，能够将频域数据转换为时域数据。
发明内容
本发明目的在于提供一种线性调频脉冲信号调频斜率极性确定方法，解决常用的极性确定方法判决出的极性错误概率较高的问题。
一种线性调频脉冲信号调频斜率极性确定方法，其具体步骤为：
第一步搭建脉冲信号调频斜率极性确定系统
脉冲信号调频斜率极性确定系统，包括：信号采样模块、频域数据产生模块、脉冲压缩模块和调频斜率极性确定模块。
信号采样模块的功能为：对线性调频脉冲信号进行采样，形成采样序列；
频域数据产生模块的功能为：产生匹配滤波器的频域数据；
脉冲压缩模块的功能为：使用匹配滤波器的频域数据对采样序列进行脉冲压缩处理；
调频斜率极性确定模块的功能为：根据脉冲压缩处理结果确定调频斜率极性。
第二步信号采样模块对线性调频脉冲信号进行采样
信号采样模块在一个脉冲宽度的时间范围内对线性调频脉冲信号x(t)进行采样，形成采样序列x(n)，采样频率为fs，Ts为采样时间间隔，Ts＝1/fs；t为时域时间参数，n为时域点索引值，n＝1,2,…,N，N为采样序列x(n)的长度，N＝fs·τ；LFM脉冲信号x(t)的带宽为B，脉冲宽度为τ。
第三步频域数据产生模块产生匹配滤波器的频域数据
频域数据产生模块根据采样序列x(n)构造两个匹配滤波器h1(n)和h2(n)，定义
频域数据产生模块分别对匹配滤波器h1(n)和h2(n)进行FFT处理，将匹配滤波器h1(n)和h2(n)从时域变换到频域，得到匹配滤波器的频域数据H1(k)和H2(k)：
其中μ1和μ2为调频斜率，定义μ1＝B/τ，极性为正；定义μ2＝‐B/τ，极性为负；fl为线性调频脉冲信号的最低频率；k为频域点索引值，k＝1,2,…,N；j表示虚数单位，ej[·]为复数表示形式。
第四步脉冲压缩模块对采样序列进行脉冲压缩处理
脉冲压缩模块对采样序列x(n)进行FFT处理，将采样序列x(n)从时域变换到频域，得到采样序列的FFT处理结果X(k)：
脉冲压缩模块将采样序列的FFT处理结果X(k)分别与匹配滤波器的频域数据H1(k)和H2(k)的共轭相乘，对乘积结果进行IFFT处理，得到脉冲压缩处理结果x′1(n)和x′2(n)：
其中x′1(n)和x′2(n)均为复数序列，[·]*表示复数取共轭运算。
第五步调频斜率极性确定模块根据脉冲压缩处理结果确定调频斜率极性
调频斜率极性确定模块对脉冲压缩处理结果x′1(n)和x′2(n)中的每一个复数进行取模，得到模值序列|x′1(n)|和|x′2(n)|，其中|·|表示复数取模值运算。调频斜率极性确定模块筛选出模值序列|x′1(n)|中的最大值Zmax1和模值序列|x′2(n)|中的最大值Zmax2，通过对最大值Zmax1和Zmax2进行比较，完成调频斜率极性的判决。
更优的，其中第五步中对调频斜率极性的判决方式为：当Zmax1>η·Zmax2时，判决调频斜率极性为正；当Zmax2>η·Zmax1时，判决调频斜率极性为负；其它情况时，调频斜率极性判决无效。其中η为加权系数，根据调试时的具体情况确定。
一种线性调频脉冲信号调频斜率极性确定系统，包括：信号采样模块、频域数据产生模块、脉冲压缩模块和调频斜率极性确定模块。信号采样模块、频域数据产生模块、脉冲压缩模块和调频斜率极性确定模块顺次连接。信号采样模块对线性调频脉冲信号进行采样，形成采样序列；频域数据产生模块产生匹配滤波器的频域数据；脉冲压缩模块使用匹配滤波器的频域数据对采样序列进行脉冲压缩处理；调频斜率极性确定模块根据脉冲压缩处理结果确定调频斜率极性。
本发明方法解决了常用的极性确定方法判决出的极性错误概率较高的问题，经过各种理论分析，认为此种方法有效、可行。目前本方法已在雷达景象导引头测试系统的试验样机中得到验证，试验结果表明：判决出的线性调频脉冲信号的调频斜率极性准确率较高，满足使用要求。
具体实施方式
实施例1
一种线性调频脉冲信号调频斜率极性确定方法，其具体步骤为：
第一步搭建脉冲信号调频斜率极性确定系统
脉冲信号调频斜率极性确定系统，包括：信号采样模块、频域数据产生模块、脉冲压缩模块和调频斜率极性确定模块。
信号采样模块的功能为：对线性调频脉冲信号进行采样，形成采样序列；
频域数据产生模块的功能为：产生匹配滤波器的频域数据；
脉冲压缩模块的功能为：使用匹配滤波器的频域数据对采样序列进行脉冲压缩处理；
调频斜率极性确定模块的功能为：根据脉冲压缩处理结果确定调频斜率极性。
第二步信号采样模块对线性调频脉冲信号进行采样
信号采样模块在一个脉冲宽度的时间范围内对线性调频脉冲信号x(t)进行采样，形成采样序列x(n)，采样频率为fs，Ts为采样时间间隔，Ts＝1/fs；t为时域时间参数，n为时域点索引值，n＝1,2,…,N，N为采样序列x(n)的长度，N＝fs·τ；LFM脉冲信号x(t)的带宽为B，脉冲宽度为τ。
第三步频域数据产生模块产生匹配滤波器的频域数据
频域数据产生模块根据采样序列x(n)构造两个匹配滤波器h1(n)和h2(n)，定义
频域数据产生模块分别对匹配滤波器h1(n)和h2(n)进行FFT处理，将匹配滤波器h1(n)和h2(n)从时域变换到频域，得到匹配滤波器的频域数据H1(k)和H2(k)：
其中μ1和μ2为调频斜率，定义μ1＝B/τ，极性为正；定义μ2＝‐B/τ，极性为负；fl为线性调频脉冲信号的最低频率；k为频域点索引值，k＝1,2,…,N；j表示虚数单位，ej[·]为复数表示形式。
第四步脉冲压缩模块对采样序列进行脉冲压缩处理
脉冲压缩模块对采样序列x(n)进行FFT处理，将采样序列x(n)从时域变换到频域，得到采样序列的FFT处理结果X(k)：
脉冲压缩模块将采样序列的FFT处理结果X(k)分别与匹配滤波器的频域数据H1(k)和H2(k)的共轭相乘，对乘积结果进行IFFT处理，得到脉冲压缩处理结果x′1(n)和x′2(n)：
其中x′1(n)和x′2(n)均为复数序列，[·]*表示复数取共轭运算。
第五步调频斜率极性确定模块根据脉冲压缩处理结果确定调频斜率极性
调频斜率极性确定模块对脉冲压缩处理结果x′1(n)和x′2(n)中的每一个复数进行取模，得到模值序列|x′1(n)|和|x′2(n)|，其中|·|表示复数取模值运算。调频斜率极性确定模块筛选出模值序列|x′1(n)|中的最大值Zmax1和模值序列|x′2(n)|中的最大值Zmax2，通过对最大值Zmax1和Zmax2进行比较，完成调频斜率极性的判决，具体判决方式为：当Zmax1>η·Zmax2时，判决调频斜率极性为正；当Zmax2>η·Zmax1时，判决调频斜率极性为负；其它情况时，调频斜率极性判决无效。其中η为加权系数，根据调试时的具体情况确定。
实施例2
一种线性调频脉冲信号调频斜率极性确定系统，包括：信号采样模块、频域数据产生模块、脉冲压缩模块和调频斜率极性确定模块。信号采样模块、频域数据产生模块、脉冲压缩模块和调频斜率极性确定模块顺次连接。信号采样模块对线性调频脉冲信号进行采样，形成采样序列；频域数据产生模块产生匹配滤波器的频域数据；脉冲压缩模块使用匹配滤波器的频域数据对采样序列进行脉冲压缩处理；调频斜率极性确定模块根据脉冲压缩处理结果确定调频斜率极性。

Claims (3)

1.一种线性调频脉冲信号调频斜率极性确定方法，其特征在于具体步骤为：
第一步 搭建脉冲信号调频斜率极性确定系统
脉冲信号调频斜率极性确定系统，包括：信号采样模块、频域数据产生模块、脉冲压缩模块和调频斜率极性确定模块；
信号采样模块的功能为：对线性调频脉冲信号进行采样，形成采样序列；
频域数据产生模块的功能为：产生匹配滤波器的频域数据；
脉冲压缩模块的功能为：使用匹配滤波器的频域数据对采样序列进行脉冲压缩处理；
调频斜率极性确定模块的功能为：根据脉冲压缩处理结果确定调频斜率极性；
第二步 信号采样模块对线性调频脉冲信号进行采样
信号采样模块在一个脉冲宽度的时间范围内对线性调频脉冲信号x(t)进行采样，形成采样序列x(n)，采样频率为fs，Ts为采样时间间隔，Ts＝1/fs；t为时域时间参数，n为时域点索引值，n＝1,2,…,N，N为采样序列x(n)的长度，N＝fs·τ；LFM脉冲信号x(t)的带宽为B，脉冲宽度为τ；
第三步 频域数据产生模块产生匹配滤波器的频域数据
频域数据产生模块根据采样序列x(n)构造两个匹配滤波器h1(n)和h2(n)，定义
频域数据产生模块分别对匹配滤波器h1(n)和h2(n)进行FFT处理，将匹配滤波器h1(n)和h2(n)从时域变换到频域，得到匹配滤波器的频域数据H1(k)和H2(k)：
其中μ1和μ2为调频斜率，定义μ1＝B/τ，极性为正；定义μ2＝‐B/τ，极性为负；fl为线性调频脉冲信号的最低频率；k为频域点索引值，k＝1,2,…,N；j表示虚数单位，ej[·]为复数表示形式；
第四步 脉冲压缩模块对采样序列进行脉冲压缩处理
脉冲压缩模块对采样序列x(n)进行FFT处理，将采样序列x(n)从时域变换到频域，得到采样序列的FFT处理结果X(k)：
脉冲压缩模块将采样序列的FFT处理结果X(k)分别与匹配滤波器的频域数据H1(k)和H2(k)的共轭相乘，对乘积结果进行IFFT处理，得到脉冲压缩处理结果x′1(n)和x′2(n)：
其中x′1(n)和x′2(n)均为复数序列，[·]*表示复数取共轭运算；
第五步 调频斜率极性确定模块根据脉冲压缩处理结果确定调频斜率极性
调频斜率极性确定模块对脉冲压缩处理结果x′1(n)和x′2(n)中的每一个复数进行取模，得到模值序列|x′1(n)|和|x′2(n)|，其中|·|表示复数取模值运算。调频斜率极性确定模块筛选出模值序列|x′1(n)|中的最大值Zmax1和模值序列|x′2(n)|中的最大值Zmax2，通过对最大值Zmax1和Zmax2进行比较，完成调频斜率极性的判决。
2.如权利要求1所述的线性调频脉冲信号调频斜率极性确定方法，其特征在于：所述第五步中对调频斜率极性的判决方式为：当Zmax1>η·Zmax2时，判决调频斜率极性为正；当Zmax2>η·Zmax1时，判决调频斜率极性为负；其它情况时，调频斜率极性判决无效。其中η为加权系数，根据调试时的具体情况确定。
3.一种线性调频脉冲信号调频斜率极性确定系统，其特征在于包括：信号采样模块、频域数据产生模块、脉冲压缩模块和调频斜率极性确定模块；
信号采样模块、频域数据产生模块、脉冲压缩模块和调频斜率极性确定模块顺次连接；
信号采样模块对线性调频脉冲信号进行采样，形成采样序列；频域数据产生模块产生匹配滤波器的频域数据；脉冲压缩模块使用匹配滤波器的频域数据对采样序列进行脉冲压缩处理；调频斜率极性确定模块根据脉冲压缩处理结果确定调频斜率极性。
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