CN111142086A - 一种pd雷达幅度抖动抑制方法、时间抖动检测方法及系统 - Google Patents

Abstract

本公开提出了一种PD雷达幅度抖动抑制方法、时间抖动检测方法及系统，通过对回波数据进行距离向傅立叶变换获得频域矩阵数据B，再进行多普勒滤波后求模，获得第一多普勒谱C；以及对频域矩阵数据B先求模得到第一矩阵D,对第一矩阵D进行多普勒滤波，再求模，得到第二多普勒谱E；计算第一多普勒谱C与第二多普勒谱E的差值，对获得差值矩阵进行后期的数据处理，能够最大限度的去除雷达脉冲信号中的幅度抖动，去除幅度抖动后的数据进行时间抖动的检测可以提高检测的准确度，大大提高PD雷达性能检测的准确度和效率。

Description

一种PD雷达幅度抖动抑制方法、时间抖动检测方法及系统

技术领域

本公开涉及脉冲雷达相关技术领域，具体的说，是涉及一种PD雷达幅度抖动抑制方法、时间抖动检测方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，并不必然构成在先技术。

脉冲多普勒雷达(简称为PD雷达)广泛应用于机载火控、机载预警等领域，其相参性和载频的高稳定性,是PD雷达识别的最重要的两个特征。PD雷达的相参特性使得其可以利用多普勒效应对动目标进行检测。

脉冲抖动包含幅度抖动和时间抖动，幅度抖动代表振幅的一致性，时间抖动代表时间的一致性，时间抖动被定义为高速串行信号边沿到来时刻与理想时刻的偏差，所不同的是某些规范中将这种偏差中缓慢变化的成分称为时间游走，而将变化较快的成分定义为时间抖动。脉冲多普勒雷达的时间抖动将静态杂波变为无规律扰动的动态杂波,导致对强静态杂波进行传统去直流处理后仍存在较强残余,容易形成虚警并造成误判。脉冲雷达的性能高低可以通过时间抖动测量确定，因此明确脉冲雷达的时间抖动高低对实现目标检测具有重要意义。发明人发现，在脉冲雷达信号的检测过程中，时间抖动的检测受到幅度抖动的影响，导致时间抖动检测不准确，从而不能准确判断雷达的性能。

发明内容

本公开为了解决上述问题，提出了一种PD雷达幅度抖动抑制方法、时间抖动检测方法及系统，通过对回波数据进行距离向傅立叶变换获得频域矩阵数据B，再进行多普勒滤波后求模，获得第一多普勒谱C；以及对频域矩阵数据B先求模得到第一矩阵D,对第一矩阵D进行多普勒滤波，再求模，得到第二多普勒谱E；计算第一多普勒谱C与第二多普勒谱E的差值，对获得差值矩阵进行后期的数据处理，能够最大限度的去除雷达脉冲信号中的幅度抖动，去除幅度抖动后的数据进行时间抖动的检测可以提高检测的准确度，大大提高PD雷达性能检测的准确度和效率。

为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：

一个或多个实施例提供了一种PD雷达时间抖动检测方法，包括如下步骤：

获取PD雷达的回波信号数据；

对获取的回波信号数据，进行距离向傅立叶变换得到频域矩阵数据B；

频域矩阵数据B进行多普勒滤波后求模，获得第一多普勒谱C；

对频域矩阵数据B先求模得到第一矩阵D,对第一矩阵D进行多普勒滤波，再求模，得到第二多普勒谱E；

去除幅度抖动：计算第一多普勒谱C与第二多普勒谱E的差值，获得第二矩阵F；

时间抖动判断步骤：计算第一多普勒谱C的零多普勒频率幅值与第二矩阵F的非零多普勒频率最大幅值或者第二矩阵F的非零多普勒频率的累加幅值的比值，根据比值大小确定时间抖动大小，比值越大，时间抖动越小。

一个或多个实施例提供了一种PD雷达幅度抖动抑制方法，包括如下步骤：

获取PD雷达的回波信号数据；

对获取的回波信号数据，进行距离向傅立叶变换得到频域矩阵数据B；

频域矩阵数据B进行多普勒滤波后求模，获得第一多普勒谱C；

对频域矩阵数据B先求模得到第一矩阵D,对第一矩阵D进行多普勒滤波，再求模，得到第二多普勒谱E；

去除幅度抖动：计算第一多普勒谱C与第二多普勒谱E的差值，获得第二矩阵F，将第二矩阵数据F作为PD雷达脉冲回波数据进行后期的数据处理。

一个或多个实施例提供了一种PD雷达时间抖动检测系统，包括依次连接的收发天线、射频模块、数据采集卡或示波器以及处理器，所述处理器接收到数据采集卡或示波器采集的回波信号数据后，处理器执行上述的一种PD雷达时间抖动检测方法，对回波信号进行处理，获得PD雷达时间抖动信息。

一个或多个实施例提供了一种PD雷达时间抖动检测系统，包括：

获取模块：用于获取PD雷达的回波信号数据；

傅立叶变换模块：用于对获取的回波信号数据，进行距离向傅立叶变换得到频域矩阵数据B；

第一处理模块：用于频域矩阵数据B进行多普勒滤波后求模，获得第一多普勒谱C；

第二处理模块：用于对频域矩阵数据B先求模得到第一矩阵D,对第一矩阵D进行多普勒滤波，再求模，得到第二多普勒谱E；

去除幅度抖动模块：用于计算第一多普勒谱C与第二多普勒谱E的差值，获得第二矩阵F；

时间抖动判断模块：用于计算第一多普勒谱C的零多普勒频率幅值与第二矩阵F的非零多普勒频率最大幅值或者第二矩阵F的非零多普勒频率的累加幅值的比值，根据比值大小确定时间抖动大小，比值越大，时间抖动越小。

与现有技术相比，本公开的有益效果为：

本公开通过对回波数据进行距离向傅立叶变换获得频域矩阵数据B，再进行多普勒滤波后求模，获得第一多普勒谱C；以及对频域矩阵数据B先求模得到第一矩阵D,对第一矩阵D进行多普勒滤波，再求模，得到第二多普勒谱E；计算第一多普勒谱C与第二多普勒谱E的差值，对获得差值矩阵进行后期的数据处理，能够最大限度的去除雷达脉冲信号中的幅度抖动，去除幅度抖动后的数据进行时间抖动的检测可以提高检测的准确度，大大提高PD雷达性能检测的准确度和效率。

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的限定。

图1是本公开实施例1的PD雷达时间抖动检测方法流程图；

图2是本公开实施例1的回波时域数据图；

图3是本公开实施例1的第一多普勒谱C的图谱；

图4是本公开实施例1的第二多普勒谱E的图谱；

图5是本公开实施例1的第二矩阵F的图谱。

具体实施方式：

下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的各个实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将结合附图对实施例进行详细描述。

在一个或多个实施方式中公开的技术方案中，如图1所示，一种快速检测PD雷达时间抖动的系统，包括依次连接的收发天线、射频模块、数据采集卡或示波器以及处理器，所述处理器接收到数据采集卡或示波器采集的回波信号数据后，处理器对回波信号进行处理，获得PD雷达时间抖动信息。

本实施例还提供一种快速检测PD雷达时间抖动的方法，可以作为处理器执行的步骤，包括如下步骤：

步骤1、获取PD雷达的回波信号数据；

步骤2、对获取的回波信号数据，进行距离向傅立叶变换得到频域矩阵数据B；

步骤3、频域矩阵数据B进行多普勒滤波后求模，获得第一多普勒谱C；

步骤4、对频域矩阵数据B先求模得到第一矩阵D,对第一矩阵D进行多普勒滤波，再求模，得到第二多普勒谱E；第一多普勒谱C和第二多普勒谱E均为三维多普勒谱；

步骤5、去除幅度抖动：计算第一多普勒谱C与第二多普勒谱E的差值，获得第二矩阵F,即F＝C-E；

步骤6、计算第一多普勒谱C的零多普勒频率幅值与第二矩阵F的非零多普勒频率最大幅值或者第二矩阵F的非零多普勒频率的累加幅值的比值，根据比值大小确定时间抖动大小。具体的，比值越大，时间抖动越小。

进一步地，步骤6可以被替换为：计算第一多普勒谱零多普勒频率幅值C的零多普勒频率幅值与第二矩阵F的非零多普勒频率最大幅值或者第二矩阵F的非零多普勒频率的累加幅值的比值，根据比值大小确定时间抖动大小；或者，计算第二多普勒谱E的零多普勒频率幅值与第二矩阵F的非零多普勒频率最大幅值或者第二矩阵F的非零多普勒频率的累加幅值的比值，根据比值大小确定时间抖动大小；

进一步地，还可以包括如下步骤：

根据第一多普勒谱C和第二多普勒谱E计算获得第三矩阵G，计算公式如下：

其中，C.²表示矩阵C的每个元素进行平方运算，E.²表示矩阵E的每个元素进行平方运算。

步骤6可以被替换为：

计算第一多普勒谱C的零多普勒频率幅值与第二矩阵F的非零多普勒频率最大幅值或者第二矩阵F的非零多普勒频率的累加幅值的比值，根据比值大小确定时间抖动大小；或者，计算第二多普勒谱E的零多普勒频率幅值与第二矩阵F的非零多普勒频率最大幅值或者第二矩阵F的非零多普勒频率的累加幅值的比值，根据比值大小确定时间抖动大小。

或者，计算第一多普勒谱C的零多普勒频率幅值与第三矩阵G的非零多普勒频率最大幅值或者第三矩阵G的非零多普勒频率的累加幅值的比值，根据比值大小确定时间抖动大小；或者，计算第二多普勒谱E的零多普勒频率幅值与第三矩阵G的非零多普勒频率最大幅值或者第三矩阵G的非零多普勒频率的累加幅值的比值，根据比值大小确定时间抖动大小；

步骤(6)中，可选的，所述多普勒频率幅值比较是同一距离向上进行比较的。或者，非零多普勒频率的累加幅值也是指同一距离向上的非零多普勒频率幅值累加。

作为一种可以实现的方式，步骤1的数据获取：射频模块包括射频接收机和射频发射端。射频发射端接衰减器后经过传输线，直接传输到射频接收机。通过数据采集卡或示波器收集经接收机处理的回波信号数据，得到回波时域数据，如图2所示，可选的，本实施例中连续采集了32组时域数据，每组采集1000点。

步骤2中对回波数据的处理是将时域信号转换为频域信号，可以进行加窗口操作也可以不加窗口，加窗口操作可以具体为：设置窗口大小，对回波数据的每个窗口内的数据分别进行处理；可选的，本实施例中采用的FFT点数为1024。

执行步骤3，对频率数据矩阵B进行多普勒滤波，并求模，得到多普勒谱C，如图3所示，可选的，本实施例中多普勒FFT点数为32。

计算第二多普勒谱E：对频率数据进行取模再进行多普勒滤波，并求模得到多普勒谱E，如图4所示，可选的，本实施例中多普勒FFT点数为32。

如图5所示；计算第一多普勒谱C与第二多普勒谱E的差值，获得第二矩阵F，即F＝C-E,对获取的回拨信号去除幅度抖动：比较图3或者图4中的零多普勒频率幅值与图5中的非零多普勒频率最大幅值的比值，比值越大，时间抖动越小。

实施例2

本实施例提供一种PD雷达幅度抖动抑制方法，如图1所示，包括如下步骤：

获取PD雷达的回波信号数据；

对获取的回波信号数据，进行距离向傅立叶变换得到频域矩阵数据B；

频域矩阵数据B进行多普勒滤波后求模，获得第一多普勒谱C；

对频域矩阵数据B先求模得到第一矩阵D,对第一矩阵D进行多普勒滤波，再求模，得到第二多普勒谱E；

去除幅度抖动：计算第一多普勒谱C与第二多普勒谱E的差值，获得第二矩阵F，将第二矩阵数据F作为PD雷达脉冲回波数据进行数据处理。

进一步的，还可以包括如下步骤：

去除幅度抖动的步骤，可以被替换为：根据第一多普勒谱C和第二多普勒谱E计算获得第三矩阵G，计算公式如下：

将第三矩阵G数据作为PD雷达脉冲回波数据进行数据处理。

通过将回波数据进行上述步骤的处理可以最大限度的去除信号中的幅度抖动，作为后续处理的数据，能提高后续数据处理的准确性。

实施例3

一种PD雷达时间抖动检测系统，包括：

获取模块：用于获取PD雷达的回波信号数据；

傅立叶变换模块：用于对获取的回波信号数据，进行距离向傅立叶变换得到频域矩阵数据B；

第一处理模块：用于频域矩阵数据B进行多普勒滤波后求模，获得第一多普勒谱C；

第二处理模块：用于对频域矩阵数据B先求模得到第一矩阵D,对第一矩阵D进行多普勒滤波，再求模，得到第二多普勒谱E；

去除幅度抖动模块：用于计算第一多普勒谱C与第二多普勒谱E的差值，获得第二矩阵F；

时间抖动判断模块：用于计算第一多普勒谱C的零多普勒频率幅值与第二矩阵F的非零多普勒频率最大幅值或者第二矩阵F的非零多普勒频率的累加幅值的比值，根据比值大小确定时间抖动大小，比值越大，时间抖动越小。

进一步的，时间抖动判断模块被配置实现如下步骤：

计算第一多普勒谱C的零多普勒频率幅值与第二矩阵F的非零多普勒频率最大幅值或者第二矩阵F的非零多普勒频率的累加幅值的比值，根据比值大小确定时间抖动大小；

或者，计算第二多普勒谱E的零多普勒频率幅值与第二矩阵F的非零多普勒频率最大幅值或者第二矩阵F的非零多普勒频率的累加幅值的比值，根据比值大小确定时间抖动大小。

在另一些实施例中，去除幅度抖动模块：或者还用于根据第一多普勒谱C和第二多普勒谱E计算获得第三矩阵G，计算公式如下：

更进一步的，时间抖动判断模块被配置实现如下步骤：

计算第一多普勒谱C的零多普勒频率幅值与第二矩阵F的非零多普勒频率最大幅值或者第二矩阵F的非零多普勒频率的累加幅值的比值，根据比值大小确定时间抖动大小；

或者，计算第二多普勒谱E的零多普勒频率幅值与第二矩阵F的非零多普勒频率最大幅值或者第二矩阵F的非零多普勒频率的累加幅值的比值，根据比值大小确定时间抖动大小；

或者，计算第一多普勒谱C的零多普勒频率幅值与第三矩阵G的非零多普勒频率最大幅值或者第三矩阵G的非零多普勒频率的累加幅值的比值，根据比值大小确定时间抖动大小；

或者，计算第二多普勒谱E的零多普勒频率幅值与第三矩阵G的非零多普勒频率最大幅值或者第三矩阵G的非零多普勒频率的累加幅值的比值，根据比值大小确定时间抖动大小。

以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种PD雷达时间抖动检测方法，其特征是，包括如下步骤：

获取PD雷达的回波信号数据；

对获取的回波信号数据，进行距离向傅立叶变换得到频域矩阵数据B；

频域矩阵数据B进行多普勒滤波后求模，获得第一多普勒谱C；

对频域矩阵数据B先求模得到第一矩阵D,对第一矩阵D进行多普勒滤波，再求模，得到第二多普勒谱E；

去除幅度抖动：计算第一多普勒谱C与第二多普勒谱E的差值，获得第二矩阵F；

时间抖动判断步骤：计算第一多普勒谱C的零多普勒频率幅值与第二矩阵F的非零多普勒频率最大幅值或者第二矩阵F的非零多普勒频率的累加幅值的比值，根据比值大小确定时间抖动大小，比值越大，时间抖动越小。

2.如权利要求1所述的一种PD雷达时间抖动检测方法，其特征是，时间抖动判断步骤，被替换为：

计算第二多普勒谱E的零多普勒频率幅值与第二矩阵F的非零多普勒频率最大幅值或者第二矩阵F的非零多普勒频率的累加幅值的比值，根据比值大小确定时间抖动大小。

3.如权利要求1所述的一种PD雷达时间抖动检测方法，其特征是，还包括如下步骤：根据第一多普勒谱C和第二多普勒谱E计算获得第三矩阵G，计算公式如下：

4.如权利要求3所述的一种PD雷达时间抖动检测方法，其特征是：

时间抖动判断步骤，被替换为：

计算第一多普勒谱C的零多普勒频率幅值与第二矩阵F的非零多普勒频率最大幅值或者第二矩阵F的非零多普勒频率的累加幅值的比值，根据比值大小确定时间抖动大小；

或者，计算第二多普勒谱E的零多普勒频率幅值与第二矩阵F的非零多普勒频率最大幅值或者第二矩阵F的非零多普勒频率的累加幅值的比值，根据比值大小确定时间抖动大小；

或者，计算第一多普勒谱C的零多普勒频率幅值与第三矩阵G的非零多普勒频率最大幅值或者第三矩阵G的非零多普勒频率的累加幅值的比值，根据比值大小确定时间抖动大小；

或者，计算第二多普勒谱E的零多普勒频率幅值与第三矩阵G的非零多普勒频率最大幅值或者第三矩阵G的非零多普勒频率的累加幅值的比值，根据比值大小确定时间抖动大小。

5.如权利要求1所述的一种PD雷达时间抖动检测方法，其特征是：对获取的回波信号数据，进行距离向傅立叶变换得到频域矩阵数据B之前执行加窗口操作，具体为：设置窗口大小，对回波数据的每个窗口内的数据分别进行处理。

6.如权利要求1或2或4所述的一种PD雷达时间抖动检测方法，其特征是：时间抖动判断步骤中，多普勒频率幅值比较在同一距离向上进行比值计算，或者非零多普勒频率的累加幅值为同一距离向上的非零多普勒频率幅值累加。

7.一种PD雷达幅度抖动抑制方法，其特征是，包括如下步骤：

获取PD雷达的回波信号数据；

对获取的回波信号数据，进行距离向傅立叶变换得到频域矩阵数据B；

频域矩阵数据B进行多普勒滤波后求模，获得第一多普勒谱C；

对频域矩阵数据B先求模得到第一矩阵D,对第一矩阵D进行多普勒滤波，再求模，得到第二多普勒谱E；

去除幅度抖动：计算第一多普勒谱C与第二多普勒谱E的差值，获得第二矩阵F，将第二矩阵数据F作为PD雷达脉冲回波数据进行数据处理。

8.如权利要求7所述的一种PD雷达幅度抖动抑制方法，其特征是：去除幅度抖动的步骤，被替换为：根据第一多普勒谱C和第二多普勒谱E计算获得第三矩阵G，计算公式如下：

将第三矩阵G数据作为PD雷达脉冲回波数据进行数据处理。

9.一种PD雷达时间抖动检测系统，其特征是：包括依次连接的收发天线、射频模块、数据采集卡或示波器以及处理器，所述处理器接收到数据采集卡或示波器采集的回波信号数据后，处理器执行权利要求1-6任一项所述的一种PD雷达时间抖动检测方法，对回波信号进行处理，获得PD雷达时间抖动信息。

10.一种PD雷达时间抖动检测系统，其特征是，包括：

获取模块：用于获取PD雷达的回波信号数据；

傅立叶变换模块：用于对获取的回波信号数据，进行距离向傅立叶变换得到频域矩阵数据B；

第一处理模块：用于频域矩阵数据B进行多普勒滤波后求模，获得第一多普勒谱C；

第二处理模块：用于对频域矩阵数据B先求模得到第一矩阵D,对第一矩阵D进行多普勒滤波，再求模，得到第二多普勒谱E；

去除幅度抖动模块：用于计算第一多普勒谱C与第二多普勒谱E的差值，获得第二矩阵F；

时间抖动判断模块：用于计算第一多普勒谱C的零多普勒频率幅值与第二矩阵F的非零多普勒频率最大幅值或者第二矩阵F的非零多普勒频率的累加幅值的比值，根据比值大小确定时间抖动大小，比值越大，时间抖动越小。

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