CN113376596B - 一种脉冲导航雷达自动调谐方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种脉冲导航雷达自动调谐技术，包括：实时获取磁控管辐射脉冲泄漏信号，确定采样窗口，对所述泄漏信号进行采样；在雷达上电后，进行全局搜索，且每当发射周期、脉宽发生变化时，进行局部搜索；基于所述全局搜索和所述局部搜索的结果，确定调谐电压，基于所述调谐电压控制压控振荡器的电压，使得最后输出稳定的中频信号；用以基于自动调谐的方法实现脉冲导航雷达磁控管的中心频率稳定输出。

Description

一种脉冲导航雷达自动调谐方法

技术领域

本发明涉及自动调谐技术领域，特别涉及一种脉冲导航雷达自动调谐方法。

背景技术

目前，基于成本的限制，导航雷达使用磁控管作为发射机。磁控管的发射频率fs受温度、高压、脉冲周期和脉冲宽度的影响，在一定范围内漂移，其频率范围一般为f0±30MHz，f0是磁控管的中心频率。

为了保持中频fi稳定，必须随着fs变化改变下变频所用的fLo，使得fi＝fs-fLo为固定中频。上述过程称为调谐。用自动方法实现调谐称为自动调谐。一般使用自动调谐+人工微调的方式：自动调谐使fi落入中频放大器带宽内，保证雷达基本画面出现，在此基础上由操作员进行微调，使画面清晰度达到正常观测的要求。

自动调谐必须在磁控管处于发射状态时进行，线性改变VCO的控制电压Vtune，使得fLo为时间轴上的锯齿波，则fi也为锯齿波，当fi落于中频放大器的中心频率上时，信号幅度最强，此时的Vtune即为得到的自动调谐电压。由于各种不理想因素的影响，自动调谐后的中频频率实际上与中频放大器中心频率之间还是有一定偏差的，记为Δf。Δf称为自动调谐误差。

因此，本发明提出一种脉冲导航雷达自动调谐方法。

发明内容

本发明提供一种脉冲导航雷达自动调谐方法，用以基于自动调谐的方法实现脉冲导航雷达磁控管的中心频率稳定输出。

本发明提供一种脉冲导航雷达自动调谐方法，包括：

S1：实时获取磁控管辐射脉冲泄漏信号，确定采样窗口，对所述泄漏信号进行采样；

S2：在雷达上电后，进行全局搜索，且每当发射周期、脉宽发生变化时，进行局部搜索；

S3：基于所述全局搜索和所述局部搜索的结果，确定调谐电压，基于所述调谐电压控制压控振荡器的电压，使得最后输出稳定的中频信号。

优选的，所述的一种脉冲导航雷达自动调谐方法，局部搜索范围S1：实时获取磁控管辐射脉冲泄漏信号，确定采样窗口，对所述泄漏信号进行采样，包括：

实时获取磁控管辐射脉冲泄漏信号；

确定采样窗口宽度和采样频率；

基于所述采样窗口和所述采样频率，确定所述泄露信号中每个辐射脉冲的采样点个数；

基于所述采样窗口和所述采样频率以及所述采样点个数和预设的采样电路，对所述泄漏信号进行采样，获得第一采样信号；

同时，按照预设设置规则，设置预设个数的脉冲过渡时间；

基于所述脉冲过渡时间和采样窗口宽度，确定每个采样周期中的采样期；

将每个采样周期中的采样期对应的采样信号进行模数转换；

基于模数转换后的采样信号和预设的泄漏脉冲幅度计算规则，计算出当前频点所在采样周期的泄漏脉冲幅度。

优选的，所述的一种脉冲导航雷达自动调谐方法，对所述泄漏信号进行采样，获得第一采样信号，包括：

获取导航雷达磁控管的采样触发信号时序，生成对应的采样开始时序和缓存开始时序；

基于所述采样开始时序和缓存开始时序对导航雷达磁控管的辐射脉冲泄漏信号进行采样，获得第一采样信号。

优选的，所述的一种脉冲导航雷达自动调谐方法，局部搜索范围计算出当前频点所在采样周期的泄漏脉冲幅度，包括：

对采样获得的泄露脉冲信号进行模数转换，获得泄露脉冲幅度数据；

对当前频点的泄漏脉冲幅度进行平滑处理，获得平滑处理后的第一泄漏脉冲幅度数据。

优选的，所述的一种脉冲导航雷达自动调谐方法，局部搜索范围S2：在雷达上电后，进行全局搜索，且每当发射周期、脉宽发生变化时，进行局部搜索，包括：

发送自动调谐要求的增益控制量；

确定压控振荡器的调频斜率、频率步长、电压步长、搜索点数；

获取接收机的型号参数，基于所述型号参数设置对应的全局搜索范围；

获取平滑处理后的第一泄漏脉冲幅度数据在所述全局搜索范围内的第一数据，并基于预设的峰值搜索算法对所述第一数据进行全局搜索，确定第一峰值；

确定新的频率步长、电压步长、搜索点数；

基于压控振荡器的调频斜率和新的频率步长、电压步长、搜索点数在当前频点周围的预设范围内进行局部搜索，确定第二峰值。

优选的，所述的一种脉冲导航雷达自动调谐方法，局部搜索范围基于压控振荡器的调频斜率和新的频率步长、电压步长、搜索点数在当前频点周围的预设范围内进行局部搜索，包括：

当进入下一频点的自动调谐搜索时，执行调谐初始化处理；

将下一频点的泄漏脉冲幅度进行平滑处理，获得平滑处理后的第二泄漏脉冲幅度数据，并将所述第二泄漏脉冲幅度数据中的预设个数的泄露信号幅度值与上一预设调谐闭环周期确定的峰值进行比较；

当所有泄露信号幅度值都小于上一频点的自动调谐搜索确定的峰值时，则所述调谐电压保持不变；

否则，获取所述第二泄漏脉冲幅度数据在全局搜索范围内的第二数据，并基于预设的峰值搜索算法对所述第二数据进行局部搜索，确定第二峰值。

优选的，所述的一种脉冲导航雷达自动调谐方法，局部搜索范围S3：基于所述全局搜索和所述局部搜索的结果，确定调谐电压，基于所述调谐电压控制压控振荡器的电压，使得最后输出稳定的中频信号，包括：

基于所述第一峰值和所述第二峰值确定调谐电压；

基于预设的调谐修正流程，获得调谐修正值；

基于所述调谐电压和所述调谐修正值确定压控振荡器的控制电压；

基于所述压控振荡器预设的压控特性和所述控制电压，输出对应的本振频率；

基于所述本振频率和所述发射频率，输出稳定的中频信号。

优选的，所述的一种脉冲导航雷达自动调谐方法，局部搜索范围基于预设的峰值搜索算法对所述第二数据进行局部搜索，还包括：

实时获取导航雷达收发系统的状态参数，并存储历史状态参数；

基于所述历史状态参数，确定所述导航雷达收发系统的状态稳定值；

基于所述状态稳定值，确定所述导航雷达收发系在统触发后的状态参数波动范围；

基于所述状态稳定值和所述状态参数波动范围，确定所述导航雷达收发系统的状态参数在触发后的最高峰值点和最低峰值点；

基于所述最高峰值点和所述最低峰值点，确定所述导航雷达收发系统自动调谐的触发阈值；

设置调谐电压的局部搜索范围；

基于所述触发阈值执行局部搜索程序。

优选的，所述的一种脉冲导航雷达自动调谐方法，局部搜索范围基于预设的调谐修正流程，获得所述局部搜索范围对应的调谐修正值，包括：

将所述调谐电压基于预设的调谐修正流程输入至预设的修正运算放大器；

获取调谐精度；

基于所述调谐精度，获取预设的修正运算放大器每个通道对应的配置参数；

基于所述修正运算放大器每个通道对应的配置参数，计算第二峰值对应的调谐修正值：

式中，U_S为第二峰值对应的调谐修正值，U₁为所述修正运算放大器第一个通道的输出电压，U₂为所述修正运算放大器第二个通道的输出电压，A为所述修正运算放大器第一个通道的配置参数，B为所述修正运算放大器第二个通道的配置参数。

优选的，所述的一种脉冲导航雷达自动调谐方法，局部搜索范围对所述泄漏信号进行采样，获得第一采样信号，还包括：

按照预设比例抽取所述泄漏信号中的部分信号作为调谐参考信号；

基于所述参考信号，拟合出所述辐射脉冲对应的回波信号中包含的泄露干扰信号；

提取所述发射频率对应的接收信号中的泄露信号；

基于下述公式计算所述泄露信号与泄露干扰信号之间的相关系数：

式中，ρ为所述泄露信号与所述泄露干扰信号之间的相关系数，i为所述泄露信号的第i个采样值，n为所述泄露信号采样值的总个数，j为所述泄露干扰信号的第j个采样值，m为所述泄露干扰信号采样值的总个数，f_i(x)为所述泄露信号的第i个采样值对应的信号值，h_j(x)为所述泄露信号的第j个采样值对应的信号值，E()为平均值；

基于所述泄露信号与所述泄露干扰信号之间的误差值和相关系数，获得如下判断式：

式中，ΔR为所述泄露信号与所述泄露干扰信号之间的误差值，r为预设的误差值判决阈值；

判断所述误差值和所述相关系数是否满足上述判断式，若满足，则保持采样期对应的采样信号的相位、幅值；

否则，调整采样期对应的采样信号的相位、幅值。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明实施例中一种脉冲导航雷达自动调谐方法；

图2为本发明实施例中脉冲导航雷达系统框图；

图3为本发明实施例中距离采样窗口示意图；

图4为本发明实施例中周期采样窗口示意图；

图5为本发明实施例中自动调谐控制流程图；

图6为本发明实施例中自动调谐工作原理示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1：

本实施例提供了一种脉冲导航雷达自动调谐方法，包括：

S1：实时获取磁控管辐射脉冲泄漏信号，确定采样窗口，对所述泄漏信号进行采样；

S2：在雷达上电后，进行全局搜索，且每当发射周期、脉宽发生变化时，进行局部搜索；

S3：基于所述全局搜索和所述局部搜索的结果，确定调谐电压，基于所述调谐电压控制压控振荡器的电压，使得最后输出稳定的中频信号。

在本实施例中，导航雷达使用磁控管作为发射机。

在本实施例中，自动调谐是一个频率搜索过程，每当雷达上电、改变重复周期或改变脉冲宽度时，均需进行一次调谐。为避免调谐影响雷达正常探测过程，一次调谐占用的时间必须尽量短。

发射期间，发射脉冲主要功率从天线辐射到空间，也有少量功率从环形器泄漏到中频放大器，称为脉冲泄漏信号。发射脉冲被空间目标反射后，形成目标回波信号，经天线到达中频放大器，称为回波信号。

利用脉冲泄漏信号或回波信号均能进行调谐。但利用回波信号时，天线指向必须固定，否则回波强弱变化会影响调谐结果。在雷达工作过程中，天线反复启停会增加雷达功耗，而且有损电机寿命，所以，最好避免利用回波信号。

利用脉冲泄漏信号时不需干预天线转动，但必须在发射脉冲的最强点附近采样，此时，极近距离上的回波难于进入中频放大器，采样信号强弱只与脉冲泄漏信号幅度及fi与中频放大器中心频率的偏差有关。

磁控管的辐射脉冲幅度受多种因素影响有一定随机波动，导致脉冲泄漏信号幅度及回波信号幅度也有随机波动，为了准确估计脉冲泄漏信号幅度或回波信号幅度，必须使用多点采样进行平均。

在本实施例中，自动调谐技术核心是生成自适应的调谐电压，使得输出的中频信号是稳定的；不同的调谐电压激励出不同的本振频率，不同的中频频率反馈不同的调谐指示信号；基于调谐电压和所述调谐指示信号以及预设的自适应闭环电路实现中频信号的稳定输出。

上述技术方案的有益效果是：本发明开发了基于脉冲泄漏信号的自动调谐技术，使得自动调谐不影响天线转动，通过“全局搜索”和“局部搜索”两种状态进行搜索，兼顾搜索范围、步长及耗时。在耗时小于3s的条件下，实现了自动调谐误差Δf小于中频放大器带宽的27％。

实施例2：

在上述实施例1的基础上，本实施例提供了所述的一种脉冲导航雷达自动调谐方法，S1：实时获取磁控管辐射脉冲泄漏信号，确定采样窗口，对所述泄漏信号进行采样，包括：

实时获取磁控管辐射脉冲泄漏信号；

确定采样窗口宽度和采样频率；

基于所述采样窗口和所述采样频率，确定所述泄露信号中每个辐射脉冲的采样点个数；

基于所述采样窗口和所述采样频率以及所述采样点个数和预设的采样电路，对所述泄漏信号进行采样，获得第一采样信号；

同时，按照预设设置规则，设置预设个数的脉冲过渡时间；

基于所述脉冲过渡时间和采样窗口宽度，确定每个采样周期中的采样期；

将每个采样周期中的采样期对应的采样信号进行模数转换；

基于模数转换后的采样信号和预设的泄漏脉冲幅度计算规则，计算出当前频点所在采样周期的泄漏脉冲幅度。

在本实施例中，自动调谐必须在所述磁控管处于发射状态时进行，所述磁控管发射期间，发射脉冲主要功率从天线辐射到空间，也有少量功率从环形器泄漏到中频放大器，称为脉冲泄漏信号。发射脉冲被空间目标反射后，形成目标回波信号，经天线到达中频放大器，称为回波信号。

利用脉冲泄漏信号或回波信号均能进行调谐。但利用回波信号时，天线指向必须固定，否则回波强弱变化会影响调谐结果。在雷达工作过程中，天线反复启停会增加雷达功耗，而且有损电机寿命，所以，最好避免利用回波信号。

利用脉冲泄漏信号时不需干预天线转动，但必须在发射脉冲的最强点附近采样，此时，极近距离上的回波难于进入中频放大器，采样信号强弱只与脉冲泄漏信号幅度及fi与中频放大器中心频率的偏差有关。

磁控管的辐射脉冲幅度受多种因素影响有一定随机波动，导致脉冲泄漏信号幅度及回波信号幅度也有随机波动，为了准确估计脉冲泄漏信号幅度或回波信号幅度，必须使用多点采样进行平均。

在本实施例中，参考图3，确定采样窗口包括：磁控管辐射脉冲本身有一定拖尾现象，在拖尾期会有极近距离的回波叠加在脉冲泄漏信号上，所以，不宜在脉冲泄漏的尾部采样。宜在脉冲泄漏的前沿处采样，此处即使有回波，也是距离为Tr*C/2的远距离目标的回波(Tr为重复周期、C为光速)，非常微弱，相对于泄漏信号来说可以忽略。故选择一个宽度τ接近于磁控管最小辐射脉冲宽度的采样窗口；

采样频率为f_sample，每个脉冲可得M点采样，M＝τ*f_sample，M为采样点个数，τ为采样窗口宽度；

距离采样窗口宽度τ及采样频率f_sample的选择：导航雷达距离盲区一般小于等于30m，故最小发射脉冲宽度小于0.2μs，取τ<0.2μs。中频放大器宽带通道带宽一般不超过20MHz(调谐时使用宽带通道)，故f_sample选为20MHz左右；

频率搜索步长、频率搜索范围及N1的选择：局部搜索时频率步长f_step一般选为中频放大器窄带通道带宽的5％左右(全局搜索时10％以上)，搜索范围为磁控管频漂范围60MHz的25％(全局搜索时为100％)。步长与范围确定后，可算出搜索步数。在此条件下，N1与耗时及调谐误差有关。据试验测试，N1为10时(耗时小于3s)，自动调谐误差Δf小于中频放大器带宽的27％。

在本实施例中，参考图4，按照预设设置规则，设置预设个数的脉冲过渡时间，包括：频率搜索过程中，DSP处理器每N个发射脉冲周期发送一个新频点的调谐电压数据。为保证新频点的电压数据能够建立稳定的fLo，为其留有(N-N1)个脉冲过渡时间，即只用N个脉冲中的后面N1个脉冲计算脉冲泄漏信号幅度。

在本实施例中，基于模数转换后的采样信号和预设的泄漏脉冲幅度计算规则，计算出当前频点所在采样周期的泄漏脉冲幅度，包括：

设第1个脉冲的M点采样为：

X1(1)…X1(M)

则第2个脉冲的M点采样为：

X2(1)…X2(M)

第N1个脉冲的M点采样为：

XN1(1)…XN1(M)

每个采样点在N1个周期中对应相加，得到X：

X(1)…X(M)

当前频点的泄漏脉冲幅度即为X(1)+X(2)+…+X(M)。

在本实施例中，图3、图4所示的采样时序实际上是用DSP软件实现的。参见图2，雷达系统框图中本来就有采样电路和AD转换器，形成的采样数据是从定时脉冲上升沿开始到系统最远距离延迟时间结束的一条条距离线，距离线头部即含有脉冲泄漏的采样。DSP软件对于距离线头部数据进行筛选和累加，即可得到图3、图4所要求的X(1)…X(M)。

在本实施例中，所述采样周期是按照预设的时间段划分形成，所述采样周期包含N个脉冲，而所述采样周期中N个脉冲的前(N-N1)个脉冲为脉冲过渡时间，而所述采样周期中N个脉冲中的后面N1个脉冲即为所述采样期。

上述技术方案的有益效果是：通过设置采样窗口，并设置脉冲过渡时间，对导航雷达磁控管的辐射脉冲泄露信号的前沿处进行采样，有效选取了发射脉冲中的泄露采样信号，有利于精准计算出脉冲泄露信号的幅度，保证新频点的电压数据能够建立稳定的变频。

实施例3：

在上述实施例2的基础上，本实施例提供了所述的一种脉冲导航雷达自动调谐方法，对所述泄漏信号进行采样，获得第一采样信号，包括：

获取导航雷达磁控管的采样触发信号时序，生成对应的采样开始时序和缓存开始时序；

基于所述采样开始时序和缓存开始时序对导航雷达磁控管的辐射脉冲泄漏信号进行采样，获得第一采样信号。

在本实施例中，触发信号时序即对所述泄露信号采样开始时对应的时间，基于所述泄露信号采样开始时对应的时间确定采样开始的时间和缓存开始的时间。

上述技术方案的有益效果是：基于导航雷达磁控管的采样触发信号时序生成对应的采样开始时序和缓存开始时序，有利于对导航雷达磁控管的泄露信号采样的同时进行缓存，提高了采样效率，也节省了存储空间。

实施例4：

在上述实施例2的基础上，本实施例提供了所述的一种脉冲导航雷达自动调谐方法，计算出当前频点所在采样周期的泄漏脉冲幅度，包括：

对采样获得的泄露脉冲信号进行模数转换，获得泄露脉冲幅度数据；

对当前频点的泄漏脉冲幅度进行平滑处理，获得平滑处理后的第一泄漏脉冲幅度数据。

上述技术方案的有益效果是：对当前频点的泄漏脉冲幅度进行平滑处理，有利于后续进行全局搜索和局部搜索，并确定调谐电压，进而通过控制压控振荡器VCO实现中频稳定输出。

实施例5：

在上述实施例1的基础上，本实施例提供了所述的一种脉冲导航雷达自动调谐方法，S2：在雷达上电后，进行全局搜索，且每当发射周期、脉宽发生变化时，进行局部搜索，包括：

发送自动调谐要求的增益控制量；

确定压控振荡器的调频斜率、频率步长、电压步长、搜索点数；

获取接收机的型号参数，基于所述型号参数设置对应的全局搜索范围；

获取平滑处理后的第一泄漏脉冲幅度数据在所述全局搜索范围内的第一数据(即由所述全局搜索范围确定的第一泄漏脉冲幅度数据中包含的数据)，并基于预设的峰值搜索算法对所述第一数据进行全局搜索用于搜索所述第一数据中的峰值)，确定第一峰值(所述第一数据中的峰值)；

确定新的频率步长、电压步长、搜索点数；

基于压控振荡器的调频斜率和新的频率步长、电压步长、搜索点数在当前频点周围的预设范围内进行局部搜索，确定第二峰值。

在本实施例中，进行所述全局搜索时，在磁控管f0±30MHz频率范围内搜索，频率步长为Step_total*K，K为VCO调频斜率，Step_total为电压步长，搜索点数为N_total点。

在本实施例中，参考图5和6，所述局部搜索在当前频点周围一定范围进行，频率步长Step_local*K，K为VCO调频斜率，Step_local为电压步长，

搜索点数为N_local点，且每N个发射周期为一个雷达帧；

控制流程如图5所示，图5中的循环语句的循环周期按照雷达帧定时；

其中，设：

Tune_Vol_current为当前控制fLo的控制量；

Tune_Vol_start为调谐起始控制量；

Tune_Vol_start_total为全局搜索起始控制量；

Tune_Vol_delta_local_half为局部搜索范围的一半对应的控制量增量；

Step为调谐步长；

Tune_vol_mem[]为存储一系列控制量的数组；

Amp_sample[]为存储一系列泄漏脉冲幅度的数组；

i为搜索循环变量。

在本实施例中，增益控制是影响自动调谐误差的重要因素。增益太大，脉冲泄漏信号采样在搜索频点靠近中频放大器中心频率时出现饱和，导致不能搜索到最佳频点。增益太小，每个搜索频点下得到的M*N1样本中，绝大部分是噪声，不能准确估计脉冲泄漏幅度。由于磁控管输出功率、环形器隔离度、中频放大器增益均存在离散性，故自动调谐状态下的最佳增益量需通过多部雷达测试确定。

在本实施例中，所述预设的峰值搜索算法用于对所述调谐指示信号的峰值进行搜索。

上述技术方案的有益效果是：通过对对所述调谐指示信号进行平滑处理和数字化转换，可以解决雷达导航收发系统的物理延迟问题，也可以提高调谐指示信号的信噪比，也提高了调谐精度和稳定度，同时，通过全局搜索和局部搜索确定最大值，为后续自动调谐提高数据。

实施例6：

在上述实施例5的基础上，本实施例提供了

所述的一种脉冲导航雷达自动调谐方法，基于压控振荡器的调频斜率和新的频率步长、电压步长、搜索点数在当前频点周围的预设范围内进行局部搜索，包括：

当进入下一频点的自动调谐搜索时，执行调谐初始化处理；

将下一频点的泄漏脉冲幅度进行平滑处理，获得平滑处理后的第二泄漏脉冲幅度数据，并将所述第二泄漏脉冲幅度数据中的预设个数的泄露信号幅度值与上一预设调谐闭环周期确定的峰值进行比较；

当所有泄露信号幅度值都小于上一频点的自动调谐搜索确定的峰值时，则所述调谐电压保持不变；

否则，获取所述第二泄漏脉冲幅度数据在全局搜索范围内的第二数据(即由所述局部搜索范围确定的所述第二泄漏脉冲幅度数据中包含的数据)，并基于预设的峰值搜索算法对所述第二数据进行局部搜索(用于搜索所述第二数据中的峰值)，确定第二峰值(所述第二数据中的峰值)。

在本实施例中，每执行下一频点的自动调谐搜索时，都要将上一频点的自动调谐搜索进行初始化处理，即为调谐初始化处理。

上述技术方案的有益效果是：将所述第二泄漏脉冲幅度数据中的预设个数的泄露信号幅度值与上一预设调谐闭环周期确定的峰值进行比较，可以更大程度地节省单次调谐时间，提高调谐效率。

实施例7：

在上述实施例1的基础上，本实施例提供了所述的一种脉冲导航雷达自动调谐方法，S3：基于所述全局搜索和所述局部搜索的结果，确定调谐电压，基于所述调谐电压控制压控振荡器的电压，使得最后输出稳定的中频信号，包括：

基于所述第一峰值和所述第二峰值确定调谐电压；

基于预设的调谐修正流程(由预设的修正运算放大器执行)，获得调谐修正值(用于对自动调谐过程产生的误差进行纠正)；

基于所述调谐电压和所述调谐修正值确定压控振荡器的控制电压(控制电压为所述搜索结果和所述调谐修正值的代数和)；

基于所述压控振荡器预设的压控特性和所述控制电压，输出对应的本振频率；

基于所述本振频率和所述发射频率，输出稳定的中频信号。

在本实施例中，自动调谐必须在磁控管处于发射状态时进行，线性改变VCO(压控振荡器)的控制电压Vtune，使得fLo为时间轴上的锯齿波，则fi也为锯齿波，当fi落于中频接收机的中心频率上时，信号幅度最强，此时的Vtune即为得到的调谐电压。

在本实施例中，所述接收机是导航雷达的接收信号的，即导航雷达的必要器件。

上述技术方案的有益效果是：通过所述调谐电压线性控制压控振荡器的控制电压，使得用于输出稳定中频的变化频率为时间轴上的锯齿波，则输出频率也为锯齿波，当输出频率落于所述中心频率上时，信号幅度最强，从而实现了输出稳定的中频信号，则自动调谐成功。

实施例8：

在上述实施例6的基础上，本实施例提供了所述的一种脉冲导航雷达自动调谐方法，基于预设的峰值搜索算法对所述第二数据进行局部搜索，还包括：

实时获取导航雷达收发系统的状态参数(表征导航雷达收发系统是否处于雷达上电、改变重复周期或改变脉冲宽度的状态的参数)，并存储历史状态参数(预设周期内的导航雷达收发系统的状态参数)；

基于所述历史状态参数，确定所述导航雷达收发系统的状态稳定值；

基于所述状态稳定值(表征所述导航雷达收发系统的工作状态比较稳定时或无需自动调谐时的状态参数)，确定所述导航雷达收发系在统触发后的状态参数波动范围(表征所述导航雷达收发系统处于平稳发射接收信号或雷达上电、改变重复周期或改变脉冲宽度等不同工作状态时的状态参数波动范围)；

基于所述状态稳定值和所述状态参数波动范围，确定所述导航雷达收发系统的状态参数在触发后的最高峰值点和最低峰值点；

基于所述最高峰值点和所述最低峰值点，确定所述导航雷达收发系统自动调谐的触发阈值(用于启动局部搜索程序)；

设置调谐电压的局部搜索范围；

基于所述触发阈值执行局部搜索程序。

在本实施例中，自动调谐是一个频率搜索过程，每当雷达上电、改变重复周期或改变脉冲宽度时，均需进行一次调谐。为避免频繁调谐影响雷达正常探测过程，一次调谐占用的时间必须尽量短，而且在此期间，雷达画面必须冻结。

在本实施例中，调谐电压的局部搜索范围由雷达上电、改变重复周期或改变脉冲宽度的频率决定，可由外部设置。

在本实施例中，基于所述触发阈值执行触发判断程序包括：

当所述导航雷达收发系统状态参数达到或超过所述触发阈值时，即表征航雷达收发系统处于雷达上电、改变重复周期或改变脉冲宽度的状态时，则执行触发判断程序。

上述技术方案的有益效果是：进行第二峰值实现了发射机在雷达上电、改变重复周期或改变脉冲宽度或雷达收发系统的工作状态发生变化时发生的频率极大偏移时也可以进行自动调谐，且第二峰值的搜索时间更快，稳定性更高，扩大了自动调谐的追踪范围，也提高了调谐效率。

实施例9：

在上述实施例8的基础上，本实施例提供了所述的一种脉冲导航雷达自动调谐方法，基于预设的调谐修正流程，获得所述局部搜索范围对应的调谐修正值，包括：

将所述调谐电压基于预设的调谐修正流程输入至预设的修正运算放大器；

获取调谐精度；

基于所述调谐精度，获取预设的修正运算放大器每个通道对应的配置参数；

基于所述修正运算放大器每个通道对应的配置参数，计算第二峰值对应的调谐修正值：

式中，U_S为第二峰值对应的调谐修正值，U₁为所述修正运算放大器第一个通道的输出电压，U₂为所述修正运算放大器第二个通道的输出电压，A为所述修正运算放大器第一个通道的配置参数，B为所述修正运算放大器第二个通道的配置参数。

在本实施例中，通过所述修正运算放大器的通道切换和参数配置可以实现相应的调谐精度。

上述技术方案的有益效果是：在确定调谐电压时，可以考虑到基于调谐精度改变的修正运算放大器中每个通道对应的配置参数引起的调谐电压偏移，进一步提高了调谐精度，使得输出频率更加稳定。

实施例10：

在上述实施例2的基础上，本实施例提供了所述的所述的一种脉冲导航雷达自动调谐方法，对所述泄漏信号进行采样，获得第一采样信号，还包括：

按照预设比例抽取所述泄漏信号中的部分信号作为调谐参考信号；

基于所述参考信号，拟合出所述辐射脉冲对应的回波信号中包含的泄露干扰信号；

提取所述发射频率对应的接收信号中的泄露信号；

基于下述公式计算所述泄露信号与泄露干扰信号之间的相关系数：

式中，ρ为所述泄露信号与所述泄露干扰信号之间的相关系数，i为所述泄露信号的第i个采样值，n为所述泄露信号采样值的总个数，j为所述泄露干扰信号的第j个采样值，m为所述泄露干扰信号采样值的总个数，f_i(x)为所述泄露信号的第i个采样值对应的信号值，h_j(x)为所述泄露信号的第j个采样值对应的信号值，E()为平均值；

基于所述泄露信号与所述泄露干扰信号之间的误差值和相关系数，获得如下判断式：

式中，ΔR为所述泄露信号与所述泄露干扰信号之间的误差值，r为预设的误差值判决阈值；

判断所述误差值和所述相关系数是否满足上述判断式，若满足，则保持采样期对应的采样信号的相位、幅值；

否则，调整采样期对应的采样信号的相位、幅值。

上述技术方案的有益效果是：通过获取所述泄露信号与所述泄露干扰信号之间的误差值和相关系数并判断，有利于确保所述采样期对应的采样信号的信噪比是否满足导航雷达收发系统的预设要求，保证了所述采样期对应的采样信号的准确度和自动调谐精度。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种脉冲导航雷达自动调谐方法，包括：

S1：实时获取磁控管辐射脉冲泄漏信号，确定采样窗口，对所述泄漏信号进行采样；

S2：在雷达上电后，进行全局搜索，且每当发射周期、脉宽发生变化时，进行局部搜索；

S3：基于所述全局搜索和所述局部搜索的结果，确定调谐电压，基于所述调谐电压控制压控振荡器的电压，使得最后输出稳定的中频信号；

其中，步骤S2：在雷达上电后，进行全局搜索，且每当发射周期、脉宽发生变化时，进行局部搜索，包括：

发送自动调谐要求的增益控制量；

确定压控振荡器的调频斜率、频率步长、电压步长、搜索点数；

获取接收机的型号参数，基于所述型号参数设置对应的全局搜索范围；

获取平滑处理后的第一泄漏脉冲幅度数据在所述全局搜索范围内的第一数据，并基于预设的峰值搜索算法对所述第一数据进行全局搜索，确定第一峰值；

确定新的频率步长、电压步长、搜索点数；

基于压控振荡器的调频斜率和新的频率步长、电压步长、搜索点数在当前频点周围的预设范围内进行局部搜索，确定第二峰值；

其中，基于压控振荡器的调频斜率和新的频率步长、电压步长、搜索点数在当前频点周围的预设范围内进行局部搜索，包括：

当进入下一频点的自动调谐搜索时，执行调谐初始化处理；

将下一频点的泄漏脉冲幅度进行平滑处理，获得平滑处理后的第二泄漏脉冲幅度数据，并将所述第二泄漏脉冲幅度数据中的预设个数的泄露信号幅度值与上一预设调谐闭环周期确定的峰值进行比较；

当所有泄露信号幅度值都小于上一频点的自动调谐搜索确定的峰值时，则所述调谐电压保持不变；

否则，获取所述第二泄漏脉冲幅度数据在全局搜索范围内的第二数据，并基于预设的峰值搜索算法对所述第二数据进行局部搜索，确定第二峰值。

2.如权利要求1所述的一种脉冲导航雷达自动调谐方法，其特征在于，S1：实时获取磁控管辐射脉冲泄漏信号，确定采样窗口，对所述泄漏信号进行采样，包括：

实时获取磁控管辐射脉冲泄漏信号；

确定采样窗口宽度和采样频率；

基于所述采样窗口和所述采样频率，确定所述泄露信号中每个辐射脉冲的采样点个数；

基于所述采样窗口和所述采样频率以及所述采样点个数和预设的采样电路，对所述泄漏信号进行采样，获得第一采样信号；

同时，按照预设设置规则，设置预设个数的脉冲过渡时间；

基于所述脉冲过渡时间和采样窗口宽度，确定每个采样周期中的采样期；

将每个采样周期中的采样期对应的第二采样信号进行模数转换；

基于模数转换后的第二采样信号和预设的泄漏脉冲幅度计算规则，计算出当前频点所在采样周期的泄漏脉冲幅度。

3.如权利要求2所述的一种脉冲导航雷达自动调谐方法，其特征在于，对所述泄漏信号进行采样，获得第一采样信号，包括：

获取导航雷达磁控管的采样触发信号时序，生成对应的采样开始时序和缓存开始时序；

基于所述采样开始时序和缓存开始时序对导航雷达磁控管的辐射脉冲泄漏信号进行采样，获得第一采样信号。

4.如权利要求2所述的一种脉冲导航雷达自动调谐方法，其特征在于，计算出当前频点所在采样周期的泄漏脉冲幅度，包括：

对采样获得的泄露脉冲信号进行模数转换，获得泄露脉冲幅度数据；

对当前频点的泄漏脉冲幅度进行平滑处理，获得平滑处理后的第一泄漏脉冲幅度数据。

5.如权利要求1所述的一种脉冲导航雷达自动调谐方法，其特征在于，S3：基于所述全局搜索和所述局部搜索的结果，确定调谐电压，基于所述调谐电压控制压控振荡器的电压，使得最后输出稳定的中频信号，包括：

基于所述第一峰值和所述第二峰值确定调谐电压；

基于预设的调谐修正流程，获得调谐修正值；

基于所述调谐电压和所述调谐修正值确定压控振荡器的控制电压；

基于所述压控振荡器预设的压控特性和所述控制电压，输出对应的本振频率；

基于所述本振频率和所述发射频率，输出稳定的中频信号。

6.如权利要求1所述的一种脉冲导航雷达自动调谐方法，其特征在于，基于预设的峰值搜索算法对所述第二数据进行局部搜索，还包括：

实时获取导航雷达收发系统的状态参数，并存储历史状态参数；

基于所述历史状态参数，确定所述导航雷达收发系统的状态稳定值；

基于所述状态稳定值，确定所述导航雷达在收发系统触发后的状态参数波动范围；

基于所述状态稳定值和所述状态参数波动范围，确定所述导航雷达收发系统的状态参数在触发后的最高峰值点和最低峰值点；

基于所述最高峰值点和所述最低峰值点，确定所述导航雷达收发系统自动调谐的触发阈值；

设置调谐电压的局部搜索范围；

基于所述触发阈值执行局部搜索程序。

7.如权利要求5所述的一种脉冲导航雷达自动调谐方法，其特征在于，基于预设的调谐修正流程，获得调谐修正值，包括：

将所述调谐电压基于预设的调谐修正流程输入至预设的修正运算放大器；

获取调谐精度；

基于所述调谐精度，获取预设的修正运算放大器每个通道对应的配置参数；

基于所述修正运算放大器每个通道对应的配置参数，计算第二峰值对应的调谐修正值：

式中，U_S为第二峰值对应的调谐修正值，U₁为所述修正运算放大器第一个通道的输出电压，U₂为所述修正运算放大器第二个通道的输出电压，A为所述修正运算放大器第一个通道的配置参数，B为所述修正运算放大器第二个通道的配置参数。

8.如权利要求2所述的一种脉冲导航雷达自动调谐方法，其特征在于，对所述泄漏信号进行采样，获得第一采样信号，还包括：

按照预设比例抽取所述泄漏信号中的部分信号作为调谐参考信号；

基于所述参考信号，拟合出所述辐射脉冲对应的回波信号中包含的泄露干扰信号；

提取所述发射频率对应的接收信号中的泄露信号；

基于下述公式计算所述泄露信号与泄露干扰信号之间的相关系数：

式中，ρ为所述泄露信号与所述泄露干扰信号之间的相关系数，i为所述泄露信号的第i个采样值，n为所述泄露信号采样值的总个数，j为所述泄露干扰信号的第j个采样值，m为所述泄露干扰信号采样值的总个数，f_i(x)为所述泄露信号的第i个采样值对应的信号值，h_j(x)为所述泄露信号的第j个采样值对应的信号值，E()为平均值；

基于所述泄露信号与所述泄露干扰信号之间的误差值和相关系数，获得如下判断式：

式中，ΔR为所述泄露信号与所述泄露干扰信号之间的误差值，r为预设的误差值判决阈值；

判断所述误差值和所述相关系数是否满足上述判断式，若满足，则保持采样期对应的采样信号的相位、幅值；

否则，调整采样期对应的采样信号的相位、幅值。