CN110308426B - 基于数字滤波的单频连续波导航雷达零频泄露抑制方法 - Google Patents

基于数字滤波的单频连续波导航雷达零频泄露抑制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110308426B
CN110308426B CN201910581284.0A CN201910581284A CN110308426B CN 110308426 B CN110308426 B CN 110308426B CN 201910581284 A CN201910581284 A CN 201910581284A CN 110308426 B CN110308426 B CN 110308426B
Authority
CN
China
Prior art keywords
signal
frequency
leakage
zero
digital
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201910581284.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110308426A (zh
Inventor
李洪涛
高猛
焦碧璇
胡文豪
童朝平
张昳
洪雁成
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing University of Science and Technology
Original Assignee
Nanjing University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing University of Science and Technology filed Critical Nanjing University of Science and Technology
Priority to CN201910581284.0A priority Critical patent/CN110308426B/zh
Publication of CN110308426A publication Critical patent/CN110308426A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110308426B publication Critical patent/CN110308426B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/50—Systems of measurement based on relative movement of target
    • G01S13/58—Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems
    • G01S13/583—Velocity or trajectory determination systems; Sense-of-movement determination systems using transmission of continuous unmodulated waves, amplitude-, frequency-, or phase-modulated waves and based upon the Doppler effect resulting from movement of targets
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/28—Details of pulse systems
    • G01S7/285—Receivers
    • G01S7/292—Extracting wanted echo-signals
    • G01S7/2923—Extracting wanted echo-signals based on data belonging to a number of consecutive radar periods
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
    • G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
    • G01S7/41—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00 using analysis of echo signal for target characterisation; Target signature; Target cross-section

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于数字滤波的单频连续波导航雷达零频泄露抑制方法，将输入信号进行采样且经过对消系统后，并根据对消比调整数字延时滤波器的值，实现对不同多普勒频偏的自适应，能够有效抑制泄露信号，得到仅含多普勒频偏的回波信号，包括以下步骤：信号采样，分两路信号，一路与原信号相同，另一路延时一定相位，两路信号进入第一级乘法器，经过低通滤波器，再经过相同的延时滤波器，输出信号进入第二级乘法器，与原信号相加后通过数字陷波器，同时根据系统输出信号与原信号的泄露对消比改变延时滤波器的值，进一步提高隔离度。本方法实现了单频连续波导航雷达的零频泄露干扰抑制，提高了雷达的收发隔离度。

Description

基于数字滤波的单频连续波导航雷达零频泄露抑制方法
技术领域
本发明属于雷达信号处理技术，特别是一种基于数字滤波的单频连续波导航雷达零频泄露抑制方法。
背景技术
泄漏问题普遍存在于各种雷达系统中，并一直是制约雷达应用和发展的主要因素之一。由于它的存在，可能产生一系列严重后果，比如发射机的边带噪声淹没目标，接收机的灵敏度降低等等。
在连续波多普勒导航雷达中，零频泄漏干扰严重影响了其测频和测速的精度，而直漏信号是其存在的直接原因。特别是当飞机飞行高度较高，速度较慢时，雷达回波的频谱很有可能淹没在直漏信号的频谱中，造成速度跟踪失败。
专利申请号为CN201810851215.2，发明名称为“调频连续波雷达直达波抑制的方法及系统”的中国专利，通过天线隔离的方法,使进入到接收通道的回波信号中的直达波信号功率低于雷达接收前端的低噪声放大器的P#1值；以及利用去调频接收将直达波信号变频到固定频率,使回波信号中的直达波信号和有用回波信号在频域上分开,并对回波信号进行直达波信号的滤波处理。整体上提出天线隔离、通道隔离以及信号处理相结合的方法进行直达波抑制,保证了收发前端线性度,同时通过去调频接收方法和滤波措施,提高了接收通道的动态范围；在不影响系统性能的前提下实现了直达波的抑制,解决了调频连续波雷达直达波干扰的问题。该方法保证了收发前端线性度,同时提高了接收通道的动态范围，局限性在于仅适用于调频连续波雷达，不适用于单频连续波雷达。
专利申请号为CN201610946585.5，发明名称为“一种自适应射频对消提高连续波雷达收发隔离度的方法”的中国专利，通过将输入信号进行采样，在数字域进行希尔伯特变换，与参考信号进行数字正交，低通滤波，提取出I、Q两路误差信号，根据LMS自适应算法迭代公式得到I、Q两路控制信号，并通过DAC转换成模拟信号与输入信号进行对消。该方法可以在射频端进行同频干扰对消，提高收发隔离度，但局限性在于DAC的精度与成本以及收发前端非线性的问题。
由上可知，现有的机载连续波导航雷达同频干扰抑制方法还存在不足，需进一步改进来提高隔离度及适用的雷达体质。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于数字滤波技术的单频连续波导航雷达零频泄露抑制方法。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于数字滤波技术的单频连续波导航雷达零频泄露抑制方法，包括以下步骤：
步骤1、对中频输入信号进行数字化采样，采样频率为fs，将中频输入模拟信号量化成离散序列up[nT](n＝1，2，...，N)，测得雷达零频泄露信号的幅度AI和初相α；
步骤2、根据测得的零频泄露信号幅度AI、初相α以及估计的多普勒频偏fd0得到两组延时滤波器的延时值N1和N2，同时调节参考信号的幅度A0；
步骤3、将信号的离散序列up[nT]与自适应对消系统前端的反馈信号ux[nT]和uy[nT]相加，得到自适应系统前端输出ut[nT](n＝1，2，...，N)；
步骤4、计算出前端对消比ICR，根据自适应系统前端对消比调节自适应对消系统前端的数字滤波器延时值N2，以及参考信号输出幅度A0，减小对消比ICR的值；
步骤5、重复步骤3、步骤4，直至对消比ICR小于设定好的阈值I0，并将ut[nT]输出至后端数字陷波器；
步骤6、经过数字陷波器后，零频干扰信号基本滤除，实现零频泄露信号与回波信号的分离。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：1)适用于使用更广泛的单频连续波雷达，有效的解决了单频连续波雷达的零频干扰问题；2)全数字处理，无需额外添加器件，在数字信号处理端进行添加修改即可。
附图说明
图1是本发明基于数字滤波的单频连续波导航雷达零频泄露抑制方法流程图。
图2是本发明基于数字滤波的单频连续波导航雷达零频泄露抑制方法的算法流程图。
图3是本发明实施例的雷达信号的频谱图。
图4是本发明实施例的雷达信号的频谱局部放大图。
图5是本发明实施例的自适应对消系统的前端输出的局部放大图。
图6是本发明实施例的陷波器的输出局部放大图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
结合图1和图2所示，本发明的一种基于数字滤波的单频连续波导航雷达零频泄露抑制方法，包括以下步骤：
步骤1、对信号Up＝Ascos(ω0t+ωdt)+AIcos(ω0t+α)进行采样，采样频率为fs，采样数据间隔Ts＝1/fs，得到信号的离散序列up[nT]＝Ascos(ω0nTs+ωdnTs)+AIcos(ω0nTs+α)，(n＝1，2，...，N)，参考信号为u0[nT]＝A0cos(ω0nTs)，自适应系统前端的输出为ut[nT]＝At cos(ω0nTs+ωdnTs)，根据零频泄露信号的幅度AI、初相α和多普勒频偏估计值fd0确定延时滤波器的延时值
Figure BDA0002113252770000031
和
Figure BDA0002113252770000032
(其中k为奇数)，以及参考信号的幅度
Figure BDA0002113252770000033
步骤2、将参考信号分两路进行处理，一路直接使用参考信号u1[nT]＝A0cos(ω0nTs)，另一路经过延时值为N1的延时滤波器u2[nT]＝A0cos(ω0nTs-ω0N1Ts)；
步骤3、经过第一个乘法器，与自适应对消系统前端的输出ut相乘，经过低通滤波器后再经过延时值为N2的延时滤波器，得到的输出分别为
Figure BDA0002113252770000034
Figure BDA0002113252770000035
和
Figure BDA0002113252770000036
步骤4、经过第二个乘法器，uj和uk分别与步骤2中的两路信号u1和u2相乘，得到的信号分别为
Figure BDA0002113252770000037
Figure BDA0002113252770000038
和
Figure BDA0002113252770000039
Figure BDA00021132527700000310
再与信号的离散序列up[nT]相加得到自适应对消系统前端的输出
Figure BDA00021132527700000311
Figure BDA0002113252770000041
Figure BDA0002113252770000042
后三项抵消得到ut[nT]＝Ascos(ω0nTs+ωdnTs)；
步骤5、计算泄露对消比ICR＝AI/BI，当ICR＞I0时，改变N1、N2以及A0的值并重复步骤2到步骤4直到满足ICR＜I0；
步骤6、将自适应对消系统前端的输出输入陷波器，输出只包含多普勒频偏的有效信号Aocos(ω0nTs+ωdt)。
本发明一方面实现了能根据不同多普勒频偏自适应改变滤波器的值；另一方面，根据采样信号的幅度不同自适应改变参考信号的幅度值，实现在不同频偏和不同幅度的自适应调节。
下面以一种信号为例来说明本发明的零频自适应对消方法。
实施例1
仿真信号为包含目标信息和零频泄露的雷达信号，雷达载频为16GHz，中频为10KHz，采样频率为200KHz，零频泄露信号幅度为6×106，初相α＝0，目标回波的幅度为2×104，目标速度为10m/s(对应的多普勒频偏约为1067Hz)，解析式为：
Up(t)＝2×104cos(2π×104t+2π×1067t)+6×106cos(2π×104t)
设定自适应对消系统前端对消比I0＝30db，图3为该雷达信号的频谱信息，图4为局部放大图。由图4可知，此时目标回波频偏被淹没在零频泄露信号的频谱中，相差约40db，此时目标回波的多普勒信号无法被侦测到。图5为自适应对消系统的前端输出的局部放大图，由图5可以看出，此时零频泄露信号已经被压制到168db，对消比ICR＝31.2db＞I0，但是此时零频泄露信号的能量依然较高，目标回波的多普勒信号依然无法侦测。图6为陷波器的输出局部放大图，此时零频泄露信号已经被很好的压制，目标回波的多普勒信号能够被正确识别。
综上，本发明的方法中，将输入信号进行采样且经过对消系统后，并根据对消比调整数字延时滤波器的值，实现对不同多普勒频偏的自适应，能够有效抑制泄露信号，得到仅含多普勒频偏的回波信号，包括以下步骤：信号采样，分两路信号，一路与原信号相同，另一路延时一定相位，两路信号进入第一级乘法器，经过低通滤波器，再经过相同的延时滤波器，输出信号进入第二级乘法器，与原信号相加后通过数字陷波器，同时根据系统输出信号与原信号的泄露对消比改变延时滤波器的值，进一步提高隔离度。

Claims (5)

1.一种基于数字滤波的单频连续波导航雷达零频泄露抑制方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、对输入信号进行数字化采样，采样频率为fs，将输入模拟信号量化成离散序列up[nT]，n＝1,2,…,N，测得雷达泄露信号的幅度AI和初相α；
步骤2、根据测得的泄露信号幅度AI、初相α以及估计的多普勒频偏fd0得到两组延时滤波器的延时值N1和N2以及参考信号输出幅度A0；
步骤3、将信号的离散序列up[nT]与自适应对消系统前端的输出信号ux[nT]和uy[nT]相加，得到自适应系统前端输出ut[nT]，n＝1,2,…,N；
步骤4、计算出前端对消比ICR，根据自适应系统前端对消比调节自适应对消系统前端的数字滤波器延时值N2，以及参考信号输出幅度A0，减小对消比ICR的值；
步骤5、重复步骤3、步骤4，直至对消比ICR小于设定好的阈值I0，并将ut[nT]输出至后端数字陷波器；
步骤6、经过数字陷波器后，零频泄露干扰信号基本滤除，实现零频泄露信号与回波信号的分离。
2.根据权利要求1所述的基于数字滤波的单频连续波导航雷达零频泄露抑制方法，其特征在于，步骤2中计算两组滤波器的延时值的具体步骤为：
步骤2-1、根据系统的采样频率fs和中频频率f0，通过如下表达式确定第一组延时滤波器的值：
Figure FDA0003838534290000011
Ts为采样数据间隔，ω0为角频率；
步骤2-2、根据雷达泄露信号幅度AI、初相α以及估计的多普勒频偏fd0，通过如下表达式确定第二组延时滤波器的延时值：
Figure FDA0003838534290000012
其中k为奇数；
步骤2-3、根据零频泄露信号幅度AI和自适应系统前端输出幅度At确定参考信号幅度：
Figure FDA0003838534290000013
3.根据权利要求1所述的基于数字滤波的单频连续波导航雷达零频泄露抑制方法，其特征在于，步骤3中自适应系统前端的反馈与信号的离散序列up[nT]相加，计算自适应系统前端反馈的具体步骤为：
步骤3-1、系统产生与雷达中频相同的参考信号u0[nT]＝A0cos(ω0nTs)，将系统产生的参考信号u0[nT]与自适应系统前端输出ut[nT]相乘，得到的结果为经过低通滤波后，再经过延时值为N2的延时滤波器，得到的信号为uj[nT]，其中n＝1,2,…,N；
步骤3-2、将系统产生的参考信号的延时信号u1[nT]与自适应系统前端输出ut[nT]相乘，u1[nT]相对于u0[nT]延时了N1个点，得到的结果为经过低通滤波后，再经过延时值为N2的延时滤波器，得到的信号为uk[nT]，其中n＝1,2,…,N；
步骤3-3、将系统产生的参考信号u0[nT]与uj[nT]相乘，系统产生的参考信号的延时信号u1[nT]与uk[nT]相乘，得到自适应系统前端的反馈信号ux[nT]和uy[nT]。
4.根据权利要求1所述的基于数字滤波的单频连续波导航雷达零频泄露抑制方法，其特征在于，步骤4中计算前端对消比ICR的具体步骤为：
步骤4-1、对信号的离散序列up[nT]进行快速傅里叶变化得到信号的频谱，记录中频频率f0处的频谱值AfI，对自适应系统前端输出ut[nT]进行快速傅里叶变化得到信号的频谱，记录中频f0处的频谱值Afo，通过如下表达式确定对消比ICR的值
ICR＝Afo/AfI。
5.根据权利要求1所述的基于数字滤波的单频连续波导航雷达零频泄露抑制方法，其特征在于，步骤5中数字陷波器的具体设计步骤为：
步骤5-1、根据载频fc和测速范围确定陷波器的第一通带fpa1、第二通带fpa2、第一阻带fst1和第二阻带fst2；
步骤5-2、根据第一通带fpa1、第二通带fpa2、第一阻带fst1 和第二阻带fst2设计一个阶数满足要求的IIR带阻滤波器。
CN201910581284.0A 2019-06-29 2019-06-29 基于数字滤波的单频连续波导航雷达零频泄露抑制方法 Active CN110308426B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910581284.0A CN110308426B (zh) 2019-06-29 2019-06-29 基于数字滤波的单频连续波导航雷达零频泄露抑制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910581284.0A CN110308426B (zh) 2019-06-29 2019-06-29 基于数字滤波的单频连续波导航雷达零频泄露抑制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110308426A CN110308426A (zh) 2019-10-08
CN110308426B true CN110308426B (zh) 2022-12-27

Family

ID=68078507

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910581284.0A Active CN110308426B (zh) 2019-06-29 2019-06-29 基于数字滤波的单频连续波导航雷达零频泄露抑制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110308426B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112162238B (zh) * 2020-09-21 2022-07-19 南昌大学 一种基于大规模天线阵的多普勒频偏测量方法
CN113504537B (zh) * 2021-04-07 2022-07-15 湖南迈克森伟电子科技有限公司 一种雷达测距自适应对消方法
CN114355328B (zh) * 2021-12-29 2024-04-09 加特兰微电子科技(上海)有限公司 雷达信号处理方法、无线电信号处理方法及应用装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7259716B1 (en) * 2003-10-15 2007-08-21 Sandia Corporation Quadrature mixture LO suppression via DSW DAC noise dither
US7202812B2 (en) * 2005-06-03 2007-04-10 Raytheon Company Technique for compensation of transmit leakage in radar receiver
CN101226236B (zh) * 2007-12-18 2011-06-29 西安电子科技大学 基于旁瓣约束的天波超视距雷达自适应干扰抑制方法
CN102023292B (zh) * 2010-11-01 2012-08-22 西安空间无线电技术研究所 一种连续波雷达泄露对消系统及方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110308426A (zh) 2019-10-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110308426B (zh) 基于数字滤波的单频连续波导航雷达零频泄露抑制方法
US8452245B2 (en) Impedance measurement in an active radio frequency transmitter
US11209468B2 (en) Apparatus and method for detecting object features
CN104035079B (zh) 一种新型零中频脉冲压缩雷达系统的信号性能补偿方法
CN108988928B (zh) 一种在频域进行双通道单脉冲角误差检测的方法
KR20040007536A (ko) 수동 코히런트 위치 애플리케이션들에 대한 광대역선행-검출 신호 처리를 위한 시스템 및 방법
CN112684419A (zh) 基于双lfm对消的抗间歇采样转发式干扰处理方法及系统
CN109975771A (zh) 基于信号三阶相位差分的宽带数字信道化方法
CN109412619A (zh) 一种高邻道抑制射频接收机
US8836552B1 (en) Direct input radio frequency complex analog to digital converter with corrective factors
CN106501796A (zh) 一种列车测速方法、装置及系统
CN111722198B (zh) 一种结合雷达探测和干扰一体的信号生成方法及系统
CA2193435C (en) Digital center line filter
CN110401611B (zh) 快速检测cpfsk信号的方法
CN107769815A (zh) 线性调频近程探测系统噪声调幅干扰抑制方法
CN105119662A (zh) 无线电抗干扰设备
CN115510786A (zh) 一种高动态冲击信号的频率解算方法与系统
CN106597390B (zh) 一种海杂波抑制方法
WO2022173513A1 (en) Frequency-selective compensation in ranging receivers utilizing chirped waveforms
CN109474288B (zh) 基于反相抵消机制提高接收机动态范围的电路结构
US20120224658A1 (en) Generalized frequency modulation
EP0500507A1 (en) A method for reducing the influence of distortion products
CN204928838U (zh) 无线电抗干扰设备
JP4843288B2 (ja) Ａｍ／ｆｍ混合信号処理装置
CN113114160B (zh) 一种基于时变滤波器的线性调频信号降噪方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB03 Change of inventor or designer information
CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Li Hongtao

Inventor after: Gao Meng

Inventor after: Jiao Bixuan

Inventor after: Hu Wenhao

Inventor after: Tong Chaoping

Inventor after: Zhang Die

Inventor after: Hong Yancheng

Inventor before: Gao Meng

Inventor before: Jiao Bixuan

Inventor before: Li Hongtao

Inventor before: Hu Wenhao

Inventor before: Tong Chaoping

Inventor before: Zhang Die

Inventor before: Hong Yancheng

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant