CN112068122B - 基于跟踪信息的相位编码信号的多普勒补偿方法 - Google Patents

基于跟踪信息的相位编码信号的多普勒补偿方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种基于跟踪信息的相位编码信号的多普勒补偿方法，包括：预估目标回波的多普勒补偿范围；在多普勒补偿范围内对目标回波进行滑窗检测获得相位信息，将相位信息的微分均值结果与阈值进行比较；当微分均值结果大于阈值时，获得目标回波的实际位置，判断目标速度信息与跟踪算法预测的目标速度的差值是否在多普勒容限带宽内，并根据判断结果对目标回波进行多普勒补偿；当相位信息的微分均值结果小于等于阈值时，在多普勒补偿范围内使用目标速度对目标回波进行多普勒补偿。本发明提供的技术方案，有效解决了多目标相位编码回波信号的多普勒补偿问题。

Description

基于跟踪信息的相位编码信号的多普勒补偿方法
技术领域
本发明涉及机载雷达技术领域，具体涉及一种基于跟踪信息的相位编码信号的多普勒补偿方法。
背景技术
相位编码信号是一种常用的脉冲压缩信号，因其具有低截获性、实际电路易实现、抗衰落能力强、抗干扰能力强等优点，在现代雷达中得到广泛的应用。相位编码信号对多普勒频移非常敏感，随着多普勒频率的增加，其脉冲压缩信号的距离旁瓣性能急剧恶化，严重影响到脉压性能，从而使得相位编码脉压雷达只适用于多普勒频移较小的场合。
近些年，在当前目标相对速度未知的情况下，实践中出现了不同的方案来解决相位编码信号的多普勒敏感性问题。多通道多普勒补偿算法，理论简单，易于软件实现，但是也存在成倍增加运算量、增加硬件的存储空间、无法直接实现多目标检测等问题。另外还有，通过构造具有移位相乘特性的最优码来解决相位编码信号的多普勒敏感性问题，并从理论上证明了只需要单一的滤波器通道即可补偿多普勒频移，但该方法存在最优码寻找困难，多普勒频率分辨率损失严重的缺点。
发明内容
本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种基于跟踪信息的相位编码信号的多普勒补偿方法，包括：
(1)根据跟踪算法预测的目标距离信息预估目标回波的多普勒补偿范围；
(2)在所述多普勒补偿范围内，对目标回波进行滑窗检测获得相位信息，将所述相位信息的微分均值结果与阈值进行比较；
(3)当所述相位信息的微分均值结果大于所述阈值时，获得目标回波的实际位置，并判断通过相位信息计算得到的目标速度信息与跟踪算法预测的目标速度的差值是否在多普勒容限带宽内；当所述相位信息的微分均值结果小于等于所述阈值时，在所述多普勒补偿范围内使用跟踪算法预测的目标速度对所述目标回波进行多普勒补偿；
(4)当所述差值在多普勒容限带宽内时，使用相位信息的微分均值在目标回波的实际位置进行多普勒补偿；当所述差值不在多普勒容限带宽内时，在所述多普勒补偿范围内使用跟踪算法预测的目标速度对所述目标回波进行多普勒补偿。
优选地，通过概率分析的方法获得所述相位信息的微分均值结果，从而获得目标回波的实际位置。
优选地，在获得的所述相位信息中去除相位编码角度信息后计算其微分均值，对所述微分均值计算方差从而获得所述相位信息的微分均值结果。
优选地，对相位编码信号的多普勒敏感性进行分析，总结相位编码信号的多普勒容限带宽随发射波形变化的规律，获得特定相位编码信号的多普勒容限带宽。
优选地，所述方法还包括：当存在多目标回波时，依次对所有的目标回波实施步骤(1)-(4)，从而实现对所述多目标回波的多普勒补偿。
与现有技术相比，本发明的优点在于：根据雷达预测的目标距离信息计算目标回波的多普勒补偿范围，对目标回波进行滑窗检测获得相位信息，将相位信息的微分均值结果与阈值进行比较，根据比较结果对目标回波进行多普勒补偿或者判断通过相位信息计算得到的目标速度信息与跟踪算法预测的目标速度的差值是否在多普勒容限带宽内，并根据进一步判断的结果对目标回波进行多普勒补偿。本发明采用的技术方案能够消除目标速度的影响，有效解决多目标相位编码回波信号的多普勒补偿问题。
附图说明
图1为本发明的基于跟踪信息的相位编码信号的多普勒补偿方法的流程图；
图2为本发明实施例的回波信号检测范围内滑窗检测的示意图；
图3为本发明实施例的相位编码目标回波匹配滤波信号实部的示意图；
图4为本发明实施例的多普勒补偿前相位编码脉压前后的回波信号示意图；
图5为使用本发明实施例提出算法补偿后的脉压回波信号示意图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步的详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。
在本发明实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。
此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。
实施例1
如图1所示，本发明提供了一种基于跟踪信息的相位编码信号的多普勒补偿方法，包括以下步骤：
步骤100：根据跟踪算法预测到的目标距离信息预估目标回波的多普勒补偿范围。
目前主流的相控阵雷达能够实现多目标跟踪，并通过跟踪算法预测得到第i个目标下一时刻的距离和径向速度信息(RiVi)，下面以第1个目标信息(R1V1)为例进行多普勒补偿。由于事先不确定该时刻的目标准确位置，则补偿范围初始化为
Figure GDA0003922299210000051
以便于达到小范围补偿特定目标多普勒频移的目的，同时避免影响其余目标回波信息。
步骤102：在确定的多普勒补偿范围内，对目标回波进行滑窗检测获得相位信息，在获得的相位信息中去除相位编码角度信息后计算其微分均值，对微分均值计算方差从而获得相位信息的微分均值结果，将相位信息的微分均值结果与阈值进行比较。
跟踪预测算法预测的目标回波多普勒频移与真实的目标回波多普勒频移存在误差，特别是在双机格斗大机动时误差较大，相位编码信号脉压峰值因此受到影响。
目标回波经过本振去除载频后得到中频离散数据信息如式(1)：
Figure GDA0003922299210000052
角度信息计算如式(2)：
Figure GDA0003922299210000061
其中β0为噪声对应的角度信息，
Figure GDA0003922299210000062
为一个脉宽的采样点数。
如图2所示，由跟踪算法预测的目标距离信息，预估需要进行滑窗检测的目标回波范围。对目标回波的角度信息进行长度为相位编码脉宽采样点数
Figure GDA0003922299210000063
的滑窗，首先去除每个窗内的相位编码角度信息：
Figure GDA0003922299210000064
通过公式(4)计算得出所有采样点的微分均值：
Figure GDA0003922299210000065
然后通过公式(5)对微分均值计算方差从而获得微分均值结果：
Figure GDA0003922299210000066
其中
Figure GDA0003922299210000067
为dδ的均值。
当滑窗内所包含的数据不是回波的角度信息时，dδ是无规律的数据，D(dδ)将比较大；当滑窗内所包含的数据是回波数据时，dδ为附带小幅度噪声的常数fd，D(dδ)将比较小。
步骤104：当相位信息的微分均值结果大于阈值时，获得目标回波的实际位置[M1M2]，并判断通过相位信息计算得到的目标速度信息与跟踪算法预测的目标速度的差值是否在多普勒容限带宽内；当相位信息的微分均值结果小于等于阈值时，则在预估的多普勒补偿范围内使用跟踪算法预测的目标速度对该目标回波进行多普勒补偿。
步骤106：如果速度差值在多普勒容限带宽内，则使用相位信息的微分均值在目标回波的实际位置进行多普勒补偿；如果速度差值不在容限带宽内，则使用跟踪算法预测的目标速度对该目标回波进行多普勒补偿。
计算目标回波的多普勒值：
Figure GDA0003922299210000071
对比多普勒容限带宽Ba，结合跟踪预测的目标fd2，确定补偿所需的多普勒值和补偿范围：
Figure GDA0003922299210000072
Figure GDA0003922299210000073
进行局部已知fd的多普勒补偿。
当存在多目标回波时，依次对所有的目标回波实施步骤100-106，从而实现对多目标回波的多普勒补偿。
在另一具体实施例中，相位编码目标回波匹配滤波信号实部如图3所示。图4为多普勒补偿前相位编码脉压前后的回波信号。其中采用127位的m序列、码元时宽为1us、采样周期为0.3us、波长为0.03m、接收距离窗为150km、高信噪比为20dB、低信噪比为-6dB；3个目标距离分别为60km、90km、130km，速度分别为450m/s、0m/s、-300m/s。图4中的(a)为本发明实施例的多普勒补偿前高信噪比的回波信号的示意图，图4中的(b)为本发明实施例的多普勒补偿前低信噪比的回波信号的示意图，图4中的(c)为本发明实施例的多普勒补偿前相位编码脉压前的回波信号的示意图，图4中的(d)为本发明实施例的多普勒补偿前相位编码脉压后的回波信号的示意图。从图4可以看出：无相对运动的目标在脉冲压缩之后能够检测出来；有相对运动的目标由于匹配滤波过程中失配而无法脉压出结果。
图5为使用本发明提出算法补偿后的脉压回波信号，其中，图5中的(a)为本发明实施例的多普勒补偿后相位编码脉压前的回波信号的示意图，图5中的(b)为本发明实施例的多普勒补偿后相位编码脉压后的回波信号的示意图，由上述图5可知：无论是在高信噪比下，还是在低信噪比下，目标都能够被检测出来，脉压出的目标功率值不受随机噪声的影响，证明了本发明的技术方案的可行性和准确性。
上述实施例提供的基于跟踪信息的相位编码信号的多普勒补偿方法，降低了相位编码信号的多普勒敏感性，改善了多普勒频移导致的相位编码信号脉压性能下降的问题，有效为相位编码信号提供了多普勒补偿。
以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种基于跟踪信息的相位编码信号的多普勒补偿方法，包括：
(1)根据跟踪算法预测的目标距离信息预估目标回波的多普勒补偿范围；
(2)在所述多普勒补偿范围内，对目标回波进行滑窗检测获得相位信息，将所述相位信息的微分均值结果与阈值进行比较；
(3)当所述相位信息的微分均值结果大于所述阈值时，获得目标回波的实际位置，并判断通过相位信息计算得到的目标速度信息与跟踪算法预测的目标速度的差值是否在多普勒容限带宽内；当所述相位信息的微分均值结果小于等于所述阈值时，在所述多普勒补偿范围内使用跟踪算法预测的目标速度对所述目标回波进行多普勒补偿；
(4)当所述差值在多普勒容限带宽内时，使用相位信息的微分均值在目标回波的实际位置进行多普勒补偿；当所述差值不在多普勒容限带宽内时，在所述多普勒补偿范围内使用跟踪算法预测的目标速度对所述目标回波进行多普勒补偿。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤(2)中，通过概率分析的方法获得所述相位信息的微分均值结果，从而获得目标回波的实际位置。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，在步骤(2)中，在获得的所述相位信息中去除相位编码角度信息后计算其微分均值，对所述微分均值计算方差从而获得所述相位信息的微分均值结果。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，在步骤(3)中，对相位编码信号的多普勒敏感性进行分析，总结相位编码信号的多普勒容限带宽随发射波形变化的规律，获得特定相位编码信号的多普勒容限带宽。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括：当存在多目标回波时，依次对所有的目标回波实施步骤(1)-(4)，从而实现对所述多目标回波的多普勒补偿。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112285698B (zh) * 2020-12-25 2021-04-20 四川写正智能科技有限公司 一种基于雷达传感器的多目标跟踪装置及方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106342236B (zh) * 2009-03-16 2012-12-19 中国航空工业集团公司雷华电子技术研究所 基于和差波束的机载雷达杂波抑制方法
CN103197284A (zh) * 2013-03-21 2013-07-10 北京理工大学 自相关、正交和多普勒容限约束下的雷达波形设计方法
CN105093183A (zh) * 2015-08-14 2015-11-25 上海航天测控通信研究所 跟踪雷达相位编码信号的多普勒补偿方法
CN110426679A (zh) * 2019-07-20 2019-11-08 中国船舶重工集团公司第七二四研究所 相位编码信号信干比提高的方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106342236B (zh) * 2009-03-16 2012-12-19 中国航空工业集团公司雷华电子技术研究所 基于和差波束的机载雷达杂波抑制方法
CN103197284A (zh) * 2013-03-21 2013-07-10 北京理工大学 自相关、正交和多普勒容限约束下的雷达波形设计方法
CN105093183A (zh) * 2015-08-14 2015-11-25 上海航天测控通信研究所 跟踪雷达相位编码信号的多普勒补偿方法
CN110426679A (zh) * 2019-07-20 2019-11-08 中国船舶重工集团公司第七二四研究所 相位编码信号信干比提高的方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Research and Software Implementation of Phase Coded Signal Processing in Tracking and Instrumentation Radar;Xianan Bi 等;《2017 International Conference on Computer Systems, Electronics and Control (ICCSEC)》;20171227;第1041-1046页 *
一种跟踪雷达相位编码信号的多普勒补偿方法;邢冠培 等;《信号与信息处理》;20151231;第45卷(第9期);第17-19页 *
基于方位相位编码的脉内聚束SAR成像方法;吴玉峰 等;《雷达学报》;20180831;第7卷(第4期);第437-445页 *
相位编码信号的多普勒补偿;胡英辉 等;《电子与信息学报》;20091130;第31卷(第11期);第2596-2599页 *

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