CN114325633B - 一种双波段雷达的相参处理方法及处理装置 - Google Patents

一种双波段雷达的相参处理方法及处理装置 Download PDF

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CN114325633B CN202210257245.7A CN202210257245A CN114325633B CN 114325633 B CN114325633 B CN 114325633B CN 202210257245 A CN202210257245 A CN 202210257245A CN 114325633 B CN114325633 B CN 114325633B
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Abstract

本发明涉及一种双波段雷达的相参处理方法及处理装置，相参处理方法包括步骤：获取双频段体制与捷变波形结合时每个脉冲的双波段协同捷变波形基带信号，第一频段的最小跳频间隔与第二频段的最小跳频间隔相同，第一频段的跳频码字与第二频段的跳频码字相同；对每个脉冲的双波段协同捷变波形基带信号进行脉冲压缩处理，得到每个脉冲的双波段捷变脉压输出信号；对每个脉冲的双波段捷变信号脉压输出信号进行共轭相乘，得到融合信号；利用融合信号计算目标参数信息。该方法中解决了现有基于稀疏重构等算法的捷变频波形相参积累计算量大的难题，获得了更好的信噪比，对提升雷达性能具有重要意义。

Description

一种双波段雷达的相参处理方法及处理装置
技术领域
本发明属于数字信号处理领域，具体涉及一种双波段雷达的相参处理方法及处理装置。
背景技术
现有的双频段体制下的目标检测方法研究大多只针对固定载频下的双频段雷达体制。在此条件下，现有技术对双波段载频捷变信号的处理存在不足和局限。一方面，在各自波段内，该雷达体制在脉冲间采用相同的载频，因而该雷达抗干扰能力受限，双频段与捷变雷达体制结合亟待拓宽；另一方面，在双频段融合处理方面，现有研究采用的双波段融合技术多为数据级融合的方法，信噪比增益不高。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种双波段雷达的相参处理方法及处理装置。本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：
本发明实施例提供了一种双波段雷达的相参处理方法，包括步骤：
获取双频段体制与捷变波形结合时每个脉冲的双波段协同捷变波形基带信号，其中，第一频段的最小跳频间隔与第二频段的最小跳频间隔相同，所述第一频段的跳频码字与所述第二频段的跳频码字相同；
对每个脉冲的所述双波段协同捷变波形基带信号进行脉冲压缩处理，得到每个脉冲的双波段捷变脉压输出信号；
对每个脉冲的所述双波段捷变信号脉压输出信号进行共轭相乘，得到融合信号；
利用所述融合信号计算目标参数信息。
在本发明的一个实施例中，获取双频段体制与捷变波形结合时每个脉冲的双波段协同捷变波形基带信号，包括步骤：
获取双频段体制与捷变波形结合时每个脉冲的双频段发射脉冲；
获取所述双频段发射脉冲对应的双频段脉冲回波信号；
将所述双频段发射脉冲和所述双频段脉冲回波信号进行自混频处理，得到每个脉冲的所述双波段协同捷变波形基带信号。
在本发明的一个实施例中，对每个脉冲的所述双波段协同捷变波形基带信号进行脉冲压缩处理，得到每个脉冲的双波段捷变脉压输出信号，包括：
对所述双波段协同捷变波形基带信号进行时域卷积处理，得到每个脉冲的双波段捷变脉压输出信号。
在本发明的一个实施例中，所述融合信号为：
Figure 87872DEST_PATH_IMAGE001
其中，
Figure 939766DEST_PATH_IMAGE002
为第一频段的脉压输出信号，
Figure 657186DEST_PATH_IMAGE003
为第二频段的脉压输出信号，
Figure 990078DEST_PATH_IMAGE004
为第一频段脉冲压缩之后形成的包络，
Figure 742134DEST_PATH_IMAGE005
为第二频段脉冲压缩之后形成的包络，
Figure 502279DEST_PATH_IMAGE006
，
Figure 706996DEST_PATH_IMAGE007
为方位向相位，
Figure 843579DEST_PATH_IMAGE008
为噪声信号，
Figure 450141DEST_PATH_IMAGE009
为第
Figure 378258DEST_PATH_IMAGE010
个脉冲的第一频段载频，
Figure 70270DEST_PATH_IMAGE011
为第
Figure 744965DEST_PATH_IMAGE010
个脉冲的第二频段载频，
Figure 206034DEST_PATH_IMAGE012
为第一频段初始载频，
Figure 573561DEST_PATH_IMAGE013
为第二频段初始载频，
Figure 752870DEST_PATH_IMAGE014
为双波段跳频码字，
Figure 965676DEST_PATH_IMAGE015
为最小跳频间隔，
Figure 546830DEST_PATH_IMAGE016
为目标相对于第
Figure 816750DEST_PATH_IMAGE010
个脉冲的时延，
Figure 483355DEST_PATH_IMAGE017
为脉冲重复周期，
Figure 499852DEST_PATH_IMAGE010
为第
Figure 935513DEST_PATH_IMAGE010
个脉冲，
Figure 644843DEST_PATH_IMAGE018
为目标的初始径向距离，
Figure 533165DEST_PATH_IMAGE019
为目标的初始径向速度。
在本发明的一个实施例中，所述融合信号为与频率跳变所引起的附加相位无关的固定载频回波信号。
在本发明的一个实施例中，利用所述融合信号计算目标参数信息，包括：
利用所述融合信号的脉冲对目标进行采样，得到采样信号；
对所述采样信号进行相参积累，得到目标输出信号；
根据所述目标输出信号获取目标参数信息。
在本发明的一个实施例中，所述采样信号为：
Figure 353353DEST_PATH_IMAGE020
其中，
Figure 643520DEST_PATH_IMAGE021
为与脉压后信号振幅相关的常数，
Figure 520822DEST_PATH_IMAGE022
为第一频段初始载频，
Figure 896439DEST_PATH_IMAGE013
为第二频段初始载频，
Figure 254740DEST_PATH_IMAGE023
为脉冲重复周期，
Figure 664992DEST_PATH_IMAGE010
为第
Figure 716125DEST_PATH_IMAGE010
个脉冲，
Figure 579039DEST_PATH_IMAGE018
为目标的初始径向距离，
Figure 741030DEST_PATH_IMAGE019
为目标的初始径向速度，
Figure 740210DEST_PATH_IMAGE024
，
Figure 24561DEST_PATH_IMAGE025
为常数项。
在本发明的一个实施例中，利用傅里叶变换方法对所述采样信号进行相参积累，得到所述目标输出信号。
在本发明的一个实施例中，所述目标输出信号为：
Figure 395278DEST_PATH_IMAGE026
其中，
Figure 298643DEST_PATH_IMAGE027
为
Figure 417909DEST_PATH_IMAGE027
个脉冲，
Figure 545265DEST_PATH_IMAGE028
为傅里叶变换过程的离散自变量，
Figure 382771DEST_PATH_IMAGE010
为第
Figure 886565DEST_PATH_IMAGE010
个脉冲，
Figure 125916DEST_PATH_IMAGE029
为与脉压后信号的振幅相关的常数，
Figure 421244DEST_PATH_IMAGE025
为常数项，
Figure 746046DEST_PATH_IMAGE030
，
Figure 53530DEST_PATH_IMAGE031
为多普勒频率，
Figure 881809DEST_PATH_IMAGE032
为脉冲重复周期，
Figure 616547DEST_PATH_IMAGE033
为相参处理后与信号包络峰值相关的常数。
本发明的另一个实施例提供了一种双波段雷达的相参处理装置，包括：
基带信号获取模块，用于获取双频段体制与捷变波形结合时每个脉冲的双波段协同捷变波形基带信号，其中，第一频段的最小跳频间隔与第二频段的最小跳频间隔相同，所述第一频段的跳频码字与所述第二频段的跳频码字相同；
脉冲压缩处理模块，用于对每个脉冲的所述双波段协同捷变波形基带信号进行脉冲压缩处理，得到每个脉冲的双波段捷变脉压输出信号；
脉冲信号融合模块，用于对每个脉冲的所述双波段捷变信号脉压输出信号进行共轭相乘，得到融合信号；
目标参数计算模块，用于利用所述融合信号计算目标参数信息。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明的相参处理方法中，双频段捷变波形在两个频段采用相同的调频码字与最小跳频带宽，通过对双波段协同捷变波形基带信号进行脉冲压缩和共轭相乘处理，实现双频段捷变波形的信号级融合，进而完成双频段捷变波形的相参积累，解决了现有基于稀疏重构等算法的捷变频波形相参积累计算量大的难题，获得了更好的信噪比，对提升雷达性能具有重要意义。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种双波段雷达的相参处理方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的一种双频段回波信号脉冲融合处理前不同观察角度的脉压仿真结果图；
图3为本发明实施例提供的另一种双频段回波信号脉冲融合处理前不同观察角度的脉压仿真结果图；
图4为本发明实施例提供的一种融合前不同观察角度的信号相参积累仿真结果图；
图5为本发明实施例提供的另一种融合前不同观察角度的信号相参积累仿真结果图；
图6为本发明实施例提供的一种双频段回波信号脉冲融合处理后不同观察角度的仿真结果图；
图7为本发明实施例提供的另一种双频段回波信号脉冲融合处理后不同观察角度的仿真结果图；
图8为本发明实施例提供的一种融合后信号的相参积累结果不同观察角度的仿真结果图；
图9为本发明实施例提供的另一种融合后信号的相参积累结果不同观察角度的仿真结果图；
图10为本发明实施例提供的一种双波段信号融合后相参积累仿真图；
图11为本发明实施例提供的一种双波段雷达的相参处理装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例一
请参见图1，图1为本发明实施例提供的一种双波段雷达的相参处理方法的流程示意图。该相参处理方法包括步骤：
S1、获取双频段体制与捷变波形结合时每个脉冲的双波段协同捷变波形基带信号，其中，第一频段的最小跳频间隔与第二频段的最小跳频间隔相同，所述第一频段的跳频码字与所述第二频段的跳频码字相同。具体包括步骤：
S11、获取双频段体制与捷变波形结合时每个脉冲的双频段发射脉冲。
具体的，本实施例中双频段雷达采用同时发射不同频段电磁波的工作体制，假设双波段发射波形的初始载频分别为
Figure 163066DEST_PATH_IMAGE034
和
Figure 274241DEST_PATH_IMAGE035
，各自频段均采用相邻脉冲间载频随机跳变的工作模式，且雷达在两个频段采用相同的最小跳频间隔与相同的跳频码字。假设雷达在一个相参处理间隔(CPI)内共发射
Figure 222606DEST_PATH_IMAGE027
个脉冲，那么第
Figure 125315DEST_PATH_IMAGE010
个脉冲的双波段载频可以表示为：
Figure 159130DEST_PATH_IMAGE036
，
Figure 808418DEST_PATH_IMAGE037
(1)
其中，
Figure 611288DEST_PATH_IMAGE012
为第一频段初始载频，
Figure 310998DEST_PATH_IMAGE013
为第二频段初始载频，
Figure 832109DEST_PATH_IMAGE014
为双波段跳频码字，
Figure 19508DEST_PATH_IMAGE038
为最小跳频间隔。
为获取大的时宽带宽积来提高距离分辨率，本实施例采取脉内线性调频波形，则双频段的第
Figure 942465DEST_PATH_IMAGE010
个发射脉冲可分别表示为：
Figure 189906DEST_PATH_IMAGE039
(2)
其中，
Figure 198314DEST_PATH_IMAGE040
为快时间且满足
Figure 186474DEST_PATH_IMAGE041
，
Figure 963937DEST_PATH_IMAGE042
为脉冲宽度，
Figure 382280DEST_PATH_IMAGE043
为单位矩形函数，
Figure 612404DEST_PATH_IMAGE044
为线性调频率，
Figure 407185DEST_PATH_IMAGE045
为线性调频信号带宽。
从而，由第
Figure 101471DEST_PATH_IMAGE010
个发射脉冲得到每个脉冲的双频段发射脉冲，形成双频段协同捷变波形模型。
本实施例中，雷达采用双波段捷变波形协同发射的体制，相对于单波段捷变波形，具备更好的抗侦收与抗分选能力，因而具备更好的抗干扰性能。
S12、获取所述双频段发射脉冲对应的双频段脉冲回波信号。
具体的，对于观测场景中的一个理想点目标，第
Figure 690715DEST_PATH_IMAGE010
个双频段脉冲回波信号可以表示为：
Figure 673715DEST_PATH_IMAGE046
(3)
其中，
Figure 6607DEST_PATH_IMAGE047
为第一频段的目标回波幅度，
Figure 490154DEST_PATH_IMAGE048
为第二频段的目标回波幅度，
Figure 515879DEST_PATH_IMAGE049
为目标相对于第
Figure 720595DEST_PATH_IMAGE010
个脉冲的时延，
Figure 919495DEST_PATH_IMAGE050
为脉冲重复周期，
Figure 260478DEST_PATH_IMAGE010
为第
Figure 457104DEST_PATH_IMAGE010
个脉冲，
Figure 149116DEST_PATH_IMAGE051
为目标的初始径向距离，
Figure 823811DEST_PATH_IMAGE052
为目标的初始径向速度，
Figure 284880DEST_PATH_IMAGE053
、
Figure 649477DEST_PATH_IMAGE054
均为系统噪声。
式(3)中，由于雷达采用的双频段体制，目标对于不同频段的雷达信号具有不同的回波强度，但在各自频段内其频率捷变范围相对于中心频率较小，因而在单个频段内回波幅度
Figure 625524DEST_PATH_IMAGE055
和
Figure 103909DEST_PATH_IMAGE056
近似为常数。
S13、将所述双频段发射脉冲和所述双频段脉冲回波信号进行自混频处理，得到每个脉冲的所述双波段协同捷变波形基带信号。
具体的，将雷达发射出去的第
Figure 685064DEST_PATH_IMAGE010
个双频段脉冲和接收到的与第
Figure 957913DEST_PATH_IMAGE010
个双频段脉冲对应的双频段脉冲回波信号进行自混频处理，得到第
Figure 624518DEST_PATH_IMAGE010
个脉冲的双波段协同捷变波形基带信号为：
Figure 641015DEST_PATH_IMAGE057
(4)
S2、对每个脉冲的所述双波段协同捷变波形基带信号进行脉冲压缩处理，得到每个脉冲的双波段捷变脉压输出信号。
在一个具体实施例中，对每个脉冲的双波段协同捷变波形基带信号进行时域卷积处理，得到每个脉冲的双波段捷变脉压输出信号。
具体的，以第
Figure 138993DEST_PATH_IMAGE010
个脉冲的双波段协同捷变波形基带信号为例，其处理过程为：
首先，匹配滤波器的冲激响应为：
Figure 582744DEST_PATH_IMAGE058
(5)
利用匹配滤波器对第
Figure 736644DEST_PATH_IMAGE010
个脉冲的双波段协同捷变波形基带信号进行时域卷积处理：
Figure 553903DEST_PATH_IMAGE059
(6)
得到第
Figure 844070DEST_PATH_IMAGE010
个脉冲的双波段捷变脉压输出信号：
Figure 724301DEST_PATH_IMAGE060
(7)
其中，
Figure 162236DEST_PATH_IMAGE061
为第一频段脉冲压缩之后形成的包络，
Figure 520536DEST_PATH_IMAGE062
为第二频段脉冲压缩之后形成的包络，
Figure 930789DEST_PATH_IMAGE063
为系统噪声。
根据式(7)，对于同一频段来说，由于跳频带宽小于中心载频，因此可以忽略同一频段中不同频点的回波脉压幅值差异。
将
Figure 716342DEST_PATH_IMAGE064
，
Figure 579256DEST_PATH_IMAGE065
，
Figure 803564DEST_PATH_IMAGE066
代入式(7)，可以得到第
Figure 26514DEST_PATH_IMAGE010
个脉冲回波相位的展开式：
Figure 248548DEST_PATH_IMAGE067
(8)
由式(8)可以看到，第
Figure 598758DEST_PATH_IMAGE010
个脉冲回波中同时存在如下四种相位项：
Figure 298861DEST_PATH_IMAGE068
(9)
其中，
Figure 418127DEST_PATH_IMAGE069
为初始载频，
Figure 748745DEST_PATH_IMAGE070
为常数项，
Figure 586251DEST_PATH_IMAGE071
为初始载频对应回波的多普勒项，
Figure 949099DEST_PATH_IMAGE072
和
Figure 60887DEST_PATH_IMAGE073
为脉间频率捷变所带来的附加相位项，
Figure 624724DEST_PATH_IMAGE074
为目标距离耦合项，
Figure 949526DEST_PATH_IMAGE075
为目标速度耦合项。由于附加相位项的存在，引起捷变雷达回波多普勒不连续，导致经典动目标检测(Moving Target Detection，MTD)方法失效。因此，需要将载频随机跳变所带来的附加相位项抵消。
S3、对每个脉冲的所述双波段捷变信号脉压输出信号进行共轭相乘，得到融合信号。
具体的，将(7)中的双波段捷变信号脉压输出信号进行共轭相乘，得到融合信号：
Figure 788169DEST_PATH_IMAGE076
(10)
其中，
Figure 22972DEST_PATH_IMAGE077
为第一频段的脉压输出信号，
Figure 757710DEST_PATH_IMAGE078
为第二频段的脉压输出信号，
Figure 163283DEST_PATH_IMAGE079
为第一频段脉冲压缩之后形成的包络，
Figure 209212DEST_PATH_IMAGE080
为第二频段脉冲压缩之后形成的包络，
Figure 298522DEST_PATH_IMAGE081
为双频段融合后的脉压包络，
Figure 204161DEST_PATH_IMAGE082
为噪声信号，
Figure 97031DEST_PATH_IMAGE083
为第
Figure 418422DEST_PATH_IMAGE010
个脉冲的第一频段载频，
Figure 486872DEST_PATH_IMAGE084
为第
Figure 701428DEST_PATH_IMAGE010
个脉冲的第二频段载频，
Figure 81594DEST_PATH_IMAGE012
为第一频段初始载频，
Figure 409938DEST_PATH_IMAGE013
为第二频段初始载频，
Figure 129633DEST_PATH_IMAGE085
为双波段跳频码字，
Figure 518020DEST_PATH_IMAGE086
为最小跳频间隔，
Figure 385482DEST_PATH_IMAGE087
为目标相对于第
Figure 376571DEST_PATH_IMAGE010
个脉冲的时延，
Figure 88788DEST_PATH_IMAGE088
为脉冲重复周期，
Figure 648076DEST_PATH_IMAGE010
为第
Figure 737255DEST_PATH_IMAGE010
个脉冲，
Figure 532036DEST_PATH_IMAGE051
为目标的初始径向距离，
Figure 101689DEST_PATH_IMAGE089
为目标的初始径向速度。
根据式(10)，定义方位向相位
Figure 625686DEST_PATH_IMAGE090
：
Figure 608686DEST_PATH_IMAGE091
(11)
由式(11)可以看出，通过共轭相乘，可以将双频段协同捷变波形回波信号融合成一个载频为
Figure 941578DEST_PATH_IMAGE092
的固定载频回波信号。
进一步的，对共轭相乘后得到的N(N≥n≥1)个融合信号进行累加处理，得到相参处理间隔为
Figure 428054DEST_PATH_IMAGE093
个脉冲的脉冲压缩处理输出：
Figure 453779DEST_PATH_IMAGE094
(12)
其中，
Figure 596179DEST_PATH_IMAGE095
为与脉压后信号的振幅相关的常数，
Figure 467183DEST_PATH_IMAGE096
为噪声信号，
Figure 70815DEST_PATH_IMAGE012
为第一频段初始载频，
Figure 267441DEST_PATH_IMAGE097
为第二频段初始载频，
Figure 693874DEST_PATH_IMAGE098
为脉冲重复周期，
Figure 571831DEST_PATH_IMAGE010
为第
Figure 32900DEST_PATH_IMAGE010
个脉冲，
Figure 134848DEST_PATH_IMAGE099
为目标的初始径向距离，
Figure 314157DEST_PATH_IMAGE100
为目标的初始径向速度。
从公式(12)可以看出，
Figure 789613DEST_PATH_IMAGE101
为常数项，
Figure 42871DEST_PATH_IMAGE102
为关于
Figure 581299DEST_PATH_IMAGE010
的线性相位，因此经过双频段信号融合后，信号方位向相位项中不再含有频率跳变所引起的附加相位项。
综上，融合后的信号为与频率跳变所引起的附加相位无关的固定载频回波信号，因此，可以通过傅里叶变换方法进行有效的相参积累。
本实施例基于双频段捷变雷达波形，通过共轭相乘的方法将载频随机跳变所带来的附加相位项抵消，使得在脉间载频随机跳变的情况下，雷达依然能够通过傅里叶变换的信号处理手法实现相参积累。
S4、利用所述融合信号计算目标参数信息。具体包括：
S41、利用所述融合信号的脉冲对目标进行采样，得到采样信号。
具体的，融合信号的第
Figure 982325DEST_PATH_IMAGE010
个脉冲对目标进行采样，得到的采样信号可表示为：
Figure 264402DEST_PATH_IMAGE103
(13)
其中，
Figure 700062DEST_PATH_IMAGE095
为与脉压后信号的振幅相关的常数，
Figure 143813DEST_PATH_IMAGE012
为第一频段初始载频，
Figure 255905DEST_PATH_IMAGE104
为第二频段初始载频，
Figure 76093DEST_PATH_IMAGE105
为脉冲重复周期，
Figure 366260DEST_PATH_IMAGE010
为第
Figure 980912DEST_PATH_IMAGE010
个脉冲，
Figure 356530DEST_PATH_IMAGE106
为目标的初始径向距离，
Figure 980409DEST_PATH_IMAGE100
为目标的初始径向速度，
Figure 125083DEST_PATH_IMAGE107
，
Figure 173286DEST_PATH_IMAGE108
为常数项。
S42、对所述采样信号进行相参积累，得到目标输出信号。
具体的，利用傅里叶变换方法对所述采样信号进行相参积累，得到目标所在距离单元、所在多普勒通道的输出即所述目标输出信号为：
Figure 973883DEST_PATH_IMAGE109
(14)
其中，
Figure 135874DEST_PATH_IMAGE027
为
Figure 400633DEST_PATH_IMAGE027
个脉冲，
Figure 622667DEST_PATH_IMAGE110
为傅里叶变换过程的离散自变量，
Figure 707298DEST_PATH_IMAGE010
为第
Figure 672980DEST_PATH_IMAGE010
个脉冲，
Figure 726999DEST_PATH_IMAGE111
为与脉压后信号的振幅相关的常数，
Figure 119934DEST_PATH_IMAGE108
为常数项，
Figure 957440DEST_PATH_IMAGE112
，
Figure 461234DEST_PATH_IMAGE113
为多普勒频率，
Figure 435006DEST_PATH_IMAGE114
为脉冲重复周期，
Figure 998842DEST_PATH_IMAGE115
为相参处理后与信号包络峰值相关的常数。
S43、根据所述目标输出信号获取目标参数信息。
由公式(14)可知，只有当多普勒频率
Figure 58065DEST_PATH_IMAGE116
时才出现峰值，由此可以得到目标参数信息。具体的，目标参数信息包括速度信息和距离信息，速度信息由多普勒频率出现峰值时获得，距离信息由对回波信号进行脉压获得。
本实施例采用了双波段信号级的相参处理方法，相对于现有的数据级融合方法，具有更好的信噪比；同时，相对于稀疏重构的相参处理方法，基于傅里叶变换的相参处理方法具备更快的运算速度以及更好的实时性。
综上，本实施例的相参处理方法中，双频段捷变波形在两个频段采用相同的调频码字与最小跳频带宽，通过对双波段协同捷变波形基带信号进行脉冲压缩和共轭相乘处理，实现双频段捷变波形的信号级融合，进而完成双频段捷变波形的相参积累，解决了现有基于稀疏重构等算法的捷变频波形相参积累计算量大的难题，获得了更好的信噪比，对提升雷达性能具有重要意义。该方法可应用于雷达发射捷变波形信号来提高雷达在复杂电磁环境中抗侦收和抗分选的能力，并能通过数据级融合方法降低运算量来获得更高的信噪比增益。
实施例二
在实施例一的基础上，本实施例对上述相参处理方法的处理结果进行评估。
具体的，评估项包括主旁瓣比、测距误差与测速误差。其中，
主旁瓣比：主副瓣比=主瓣振幅-第一旁瓣振幅，单位为dB。
测距误差：
Figure 362620DEST_PATH_IMAGE117
。
测速误差：
Figure 456478DEST_PATH_IMAGE118
。
1.仿真条件
假设雷达观测场景中，一理想点目标沿径向做匀速直线运动，依照双频段捷变波形进行雷达发射波形形成，具体波形与场景参数如表1所示。
Figure 128899DEST_PATH_IMAGE119
雷达观测场景中的波形及目标的具体观测参数已由表1给出，雷达发射波形采用线性调频信号，由表可知，信号带宽为10MHz，双波段对应的初始载频分别为6.5GHz和9GHz，分别对应雷达信号在电磁环境中的C波段和X波段；信号的脉冲宽度为4us，脉冲重复周期为25KHz，64个脉冲为一个脉冲积累周期；存在一个运动的点目标，与雷达相对距离与相对速度分别为4125m和45m/s。
2.仿真内容
首先在仿真过程中对生成的两个不同频段的回波信号叠加后做混频和脉冲压缩处理，进而采用傅里叶变换做脉间相参积累，得到的仿真结果如图2、图3、图4和图5所示。其中，图2为本发明实施例提供的一种双频段回波信号脉冲融合处理前不同观察角度的脉压仿真结果图，图3为本发明实施例提供的另一种双频段回波信号脉冲融合处理前不同观察角度的脉压仿真结果图，图4为本发明实施例提供的一种融合前不同观察角度的信号相参积累仿真结果图，图5为本发明实施例提供的另一种融合前不同观察角度的信号相参积累仿真结果图。从仿真图中可以看出，融合前脉压的三维图中只能得到距离信息R=4125m，与表格中所设的距离真值契合，脉间跳变频的存在使得信号无法进行相参积累来实现同相相加，因此无法得到速度信息。
其次对两个不同频段的回波信号进行混频、脉冲压缩处理，基于本实施例所述的相参处理方法，将双频段脉冲压缩结果共轭融合，进而采取傅里叶变换方法进行脉间相参积累，仿真结果分别如图6、图7、图8和图9所示，其中，图6为本发明实施例提供的一种双频段回波信号脉冲融合处理后不同观察角度的仿真结果图，图7为本发明实施例提供的另一种双频段回波信号脉冲融合处理后不同观察角度的仿真结果图，图8为本发明实施例提供的一种融合后信号的相参积累结果不同观察角度的仿真结果图，图9为本发明实施例提供的另一种融合后信号的相参积累结果不同观察角度的仿真结果图。很明显地从图8中仿真图得出的目标距离-速度估计结果显示距离测量值R=4125m和速度测量值v=46.09m/s，与表1中的距离和速度真值比较可得，仿真中测得的距离信息与距离真值完全契合，速度误差为2.42%，因此在误差允许的范围内，运用本实施例所提双频波段捷变波形及其信号处理方法，能够将载频跳变引入的附加相位项抵消并基于傅里叶变换实现相参积累，成功对目标参数获取。请参见图10，图10为本发明实施例提供的一种双波段信号融合后相参积累仿真图，从图10中得到，主瓣幅度为104.444dB，第一旁瓣幅度为82.894dB，由此可得，相参处理后的主副瓣比为21.55dB，目标检测性能较好。
综上，本实施例提出的信号级融合方法获得了较好的信噪比，该方法的双频段脉冲压缩结果数据共轭融合能够准确有效地估计目标的距离和速度信息。
实施例三
在实施例一的基础上，请参见图11，图11为本发明实施例提供的一种双波段雷达的相参处理装置的结构示意图，该相参处理装置包括：基带信号获取模块、脉冲压缩处理模块、脉冲信号融合模块和目标参数计算模块。
具体的，基带信号获取模块用于获取双频段体制与捷变波形结合时每个脉冲的双波段协同捷变波形基带信号，其中，第一频段的最小跳频间隔与第二频段的最小跳频间隔相同，所述第一频段的跳频码字与所述第二频段的跳频码字相同。脉冲压缩处理模块连接基带信号获取模块，用于对每个脉冲的所述双波段协同捷变波形基带信号进行脉冲压缩处理，得到每个脉冲的双波段捷变脉压输出信号。脉冲信号融合模块连接脉冲压缩处理模块，用于对每个脉冲的所述双波段捷变信号脉压输出信号进行共轭相乘，得到融合信号。目标参数计算模块连接脉冲信号融合模块，用于利用所述融合信号计算目标参数信息。
上述各个模块的具体实施例方式请参见实施例一，本实施例不再赘述。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种双波段雷达的相参处理方法，其特征在于，包括步骤：
获取双频段体制与捷变波形结合时每个脉冲的双波段协同捷变波形基带信号，其中，第一频段的最小跳频间隔与第二频段的最小跳频间隔相同，所述第一频段的跳频码字与所述第二频段的跳频码字相同；
对每个脉冲的所述双波段协同捷变波形基带信号进行脉冲压缩处理，得到每个脉冲的双波段捷变脉压输出信号；
对每个脉冲的所述双波段捷变脉压输出信号进行共轭相乘，得到融合信号；所述融合信号为：
Figure FDA0003628403790000011
其中，
Figure FDA0003628403790000012
为第一频段的脉压输出信号，
Figure FDA0003628403790000013
为第二频段的脉压输出信号，
Figure FDA0003628403790000014
为第一频段脉冲压缩之后形成的包络，
Figure FDA0003628403790000015
为第二频段脉冲压缩之后形成的包络，
Figure FDA0003628403790000016
ψ1为方位向相位，
Figure FDA0003628403790000017
为噪声信号，
Figure FDA0003628403790000018
为第n个脉冲的第一频段载频，f1 n＝f1+dnΔf为第n个脉冲的第二频段载频，f0为第一频段初始载频，f1为第二频段初始载频，dn为双波段跳频码字，Δf为最小跳频间隔，τn＝2(R-vnTr)/c为目标相对于第n个脉冲的时延，Tr为脉冲重复周期，n为第n个脉冲，R为目标的初始径向距离，v为目标的初始径向速度；
利用所述融合信号计算目标参数信息。
2.根据权利要求1所述的双波段雷达的相参处理方法，其特征在于，获取双频段体制与捷变波形结合时每个脉冲的双波段协同捷变波形基带信号，包括步骤：
获取双频段体制与捷变波形结合时每个脉冲的双频段发射脉冲；
获取所述双频段发射脉冲对应的双频段脉冲回波信号；
将所述双频段发射脉冲和所述双频段脉冲回波信号进行自混频处理，得到每个脉冲的所述双波段协同捷变波形基带信号。
3.根据权利要求2所述的双波段雷达的相参处理方法，其特征在于，对每个脉冲的所述双波段协同捷变波形基带信号进行脉冲压缩处理，得到每个脉冲的双波段捷变脉压输出信号，包括：
对所述双波段协同捷变波形基带信号进行时域卷积处理，得到每个脉冲的双波段捷变脉压输出信号。
4.根据权利要求1所述的双波段雷达的相参处理方法，其特征在于，所述融合信号为与频率跳变所引起的附加相位无关的固定载频回波信号。
5.根据权利要求1所述的双波段雷达的相参处理方法，其特征在于，利用所述融合信号计算目标参数信息，包括：
利用所述融合信号的脉冲对目标进行采样，得到采样信号；
对所述采样信号进行相参积累，得到目标输出信号；
根据所述目标输出信号获取目标参数信息。
6.根据权利要求5所述的双波段雷达的相参处理方法，其特征在于，所述采样信号为：
Figure FDA0003628403790000021
其中，
Figure FDA0003628403790000022
为与脉压后信号振幅相关的常数，f0为第一频段初始载频，f1为第二频段初始载频，Tr为脉冲重复周期，n为第n个脉冲，R为目标的初始径向距离，v为目标的初始径向速度，D为常数项，
Figure FDA0003628403790000031
fd为多普勒频率，a'(i)为信号脉压后的幅度。
7.根据权利要求5所述的双波段雷达的相参处理方法，其特征在于，利用傅里叶变换方法对所述采样信号进行相参积累，得到所述目标输出信号。
8.根据权利要求7所述的双波段雷达的相参处理方法，其特征在于，所述目标输出信号为：
Figure FDA0003628403790000032
其中，N为N个脉冲，k为傅里叶变换过程的离散自变量，n为第n个脉冲，D为常数项，
Figure FDA0003628403790000033
fd为多普勒频率，Tr为脉冲重复周期，a'为相参处理后与信号包络峰值相关的常数，a'(n)为信号脉压后的幅度。
9.一种双波段雷达的相参处理装置，其特征在于，包括：
基带信号获取模块，用于获取双频段体制与捷变波形结合时每个脉冲的双波段协同捷变波形基带信号，其中，第一频段的最小跳频间隔与第二频段的最小跳频间隔相同，所述第一频段的跳频码字与所述第二频段的跳频码字相同；
脉冲压缩处理模块，用于对每个脉冲的所述双波段协同捷变波形基带信号进行脉冲压缩处理，得到每个脉冲的双波段捷变脉压输出信号；
脉冲信号融合模块，用于对每个脉冲的所述双波段捷变脉压输出信号进行共轭相乘，得到融合信号；所述融合信号为：
Figure FDA0003628403790000041
其中，
Figure FDA0003628403790000042
为第一频段的脉压输出信号，
Figure FDA0003628403790000043
为第二频段的脉压输出信号，
Figure FDA0003628403790000044
为第一频段脉冲压缩之后形成的包络，
Figure FDA0003628403790000045
为第二频段脉冲压缩之后形成的包络，
Figure FDA0003628403790000046
ψ1为方位向相位，
Figure FDA0003628403790000047
为噪声信号，
Figure FDA0003628403790000048
为第n个脉冲的第一频段载频，f1 n＝f1+dnΔf为第n个脉冲的第二频段载频，f0为第一频段初始载频，f1为第二频段初始载频，dn为双波段跳频码字，Δf为最小跳频间隔，τn＝2(R-vnTr)/c为目标相对于第n个脉冲的时延，Tr为脉冲重复周期，n为第n个脉冲，R为目标的初始径向距离，v为目标的初始径向速度；
目标参数计算模块，用于利用所述融合信号计算目标参数信息。
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