连续脉冲雷达的信号时域循环编码和恢复方法技术

技术编号:15745070 阅读:83 留言:0更新日期:2017-07-02 21:25
本发明专利技术提供了一种连续脉冲雷达的信号时域循环编码和恢复方法。该连续脉冲雷达的信号时域循环编码方法包括:根据连续脉冲雷达系统的最远作用距离R

Time domain cyclic coding and recovery method for continuous pulse radar

The invention provides a signal time domain cyclic coding and recovery method for a continuous pulse radar. The time domain cyclic encoding method of the continuous pulse radar includes: according to the farthest action distance of the continuous pulse radar system R;

【技术实现步骤摘要】
连续脉冲雷达的信号时域循环编码和恢复方法
本专利技术涉及雷达
,尤其涉及一种连续脉冲雷达的信号时域循环编码和恢复方法。
技术介绍
轻小型化是合成孔径雷达(SynthesisApertureRadar,简称SAR)的一个重要发展方向。轻小型化研究的重点为:如何在保证雷达性能的前提下缩小雷达的重量、尺寸和功耗。调频连续波合成孔径雷达是应用于高度计的调频连续波与合成孔径雷达相结合的结果,其去斜接收体制和超大脉宽机制极大地降低了对系统数字处理部分和发射机的要求,从而实现系统的小型化。但是由于其采用两个天线(一个天线用于发射,另外一个天线用于接收)的隔离度难以做高,所以限制了调频连续波合成孔径雷达的作用距离。连续脉冲雷达是一种新机制合成孔径雷达,它结合了脉冲合成孔径雷达和调频连续波雷达的优点,按照预定脉冲编码方式发射一组连续脉冲信号,在脉冲间隔接收回波,然后通过信号处理的方式合成单脉冲回波。采用这种工作方式,解决了收发隔离度难以提高的问题,同时发射的多个脉冲回波经过恢复处理得到的单脉冲回波等效于提高发射信号的峰值功率或者平均功率,直接提高了雷达的作用距离。连续脉冲雷达的关键技术在于连续脉冲的编码方法。编码方法的基本设计准则为:能够从连续脉冲回波信号中恢复整个原始脉冲信号的回波。在满足此条件的基础上,一种好的信号编码方法保证恢复出来的各个窗口的信号性噪比基本一致。此外,信号恢复的复杂度也是编码方法必须要考虑的方面。但目前的编码方法还不能满足这些需求。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术提供了一种连续脉冲雷达的信号时域循环编码和恢复方法,以至少部分解决以上所提出的技术问题。(二)技术方案根据本专利技术的一个方面,提供了一种连续脉冲雷达的信号时域循环编码方法,包括:根据连续脉冲雷达系统的最远作用距离Rmax获得子脉冲组的持续时间Tst;根据连续脉冲雷达系统的距离向分辨率ρr获得基带信号频率范围;依据子脉冲组的持续时间Tst确定子脉冲分组参数;以及根据子脉冲分组参数,进行子脉冲序列的循环编码,得到连续脉冲雷达的信号编码序列T。在本专利技术的一些优选实施例中,所述子脉冲分组参数包括:连续脉冲分成的子脉冲组数M、每个子脉冲组中的子脉冲数N、每个子脉冲组中的接收窗口数P,满足:M=N+2其中,每个子脉冲组中的发射窗口数为N;每一个窗口(发射窗口或接收窗口)的宽度为Ts。在本专利技术的一些优选实施例中,所述根据子脉冲分组参数,进行子脉冲序列的循环编码,得到连续脉冲雷达的信号编码序列的步骤中:M=7;连续脉冲的信号编码序列T分为七组:组1的编码为:1;0;1;0;1;0;1;0;0;1;0;0;组2的编码为:-1;0;1;0;1;0;1;0;0;1;0;0;组3的编码为:1;0;-1;0;1;0;1;0;0;1;0;0;组4的编码为:1;0;1;0;-1;0;1;0;0;1;0;0;组5的编码为:1;0;1;0;1;0;-1;0;0;1;0;0;组6的编码为:1;0;1;0;1;0;1;0;0;-1;0;0;组7的编码为:1;0;1;0;1;0;1;0;0;1;0;0;其中,每个子脉冲的信号形式相同,“1”表示发射0°相移的子脉冲,“-1”表示发射180°相移的子脉冲,“0”表示接收窗口,每个“1”、“-1”、“0”占用相同的时间宽度。在本专利技术的一些优选实施例中,所述根据连续脉冲雷达系统的最远作用距离Rmax获得连续脉冲的持续时间Tst包括:计算回波信号相对于发射信号的最远延时τF,其中,c为光速;则子脉冲组的持续时间Tst满足:Tst≥τF。在本专利技术的一些优选实施例中,所述根据连续脉冲雷达系统的距离向分辨率ρr获得基带信号频率范围包括:计算发射信号的带宽Br:则发射信号的基带信号频率范围为:根据本专利技术的另一个方面,还提供了一种连续脉冲雷达的信号时域循环编码恢复方法,用于对上述的信号时域循环编码方法所获取的编码进行恢复,包括:求解回波信号表达式矩阵,得到单脉冲发射信号在每个接收窗口的回波信号,其中,回波信号表达式矩阵由每组每个接收窗口的回波信号表达式联立获得,每个接收窗口的回波信号是由之前发射的多个子脉冲经过地物散射后的回波信号叠加而成。在本专利技术的一些优选实施例中,每个子脉冲的完整回波的接收窗口的数目S满足:S≤N+P。在本专利技术的一些优选实施例中,所述求解回波信号表达式矩阵,得到单脉冲发射信号在每个接收窗口的回波信号为:其中:就是单脉冲发射信号在每个接收窗口的回波信号;X为每个子脉冲的完整回波,X=[x1,…,xs,…,xS]T;Y为观测向量,Y=[G(1,1),G(1,2),…,G(m,p),…,G(M-1,P),G(M,P)]T;A是由编码方式决定的(M×P)×S的二维矩阵,其中,T[l]为连续编码序列T中的第l个元素,T[l-q]为连续编码序列T中的第l-q个元素。在本专利技术的一些优选实施例中,所述回波信号表达式矩阵为:Y=AX+N,其中,N为(M×P)个接收窗口的噪声向量,N=[N(1,1),N(1,2),…,N(m,p),…,N(M-1,P),N(M,P)]T。在本专利技术的一些优选实施例中,所述求解回波表达式矩阵,得到单脉冲发射信号在每个接收窗口的回波信号的步骤之后还包括:对单脉冲发射信号在每个接收窗口的回波信号进行归一化处理,得到经过均衡处理后的单脉冲发射信号的回波信号。(三)有益效果从上述技术方案可以看出,本专利技术连续脉冲雷达的信号时域循环编码和恢复方法至少具有以下有益效果其中之一:(1)能够恢复完整的回波信号;本专利技术提供的连续脉冲雷达的信号时域循环编码和恢复方法能够恢复出单脉冲的完整回波信号。(2)保证恢复出来的各个窗口的信号性噪比基本一致;本专利技术提供的连续脉冲雷达的信号时域循环编码和恢复方法在恢复完整的回波信号的同时,保证了每个窗口恢复的回波信号信噪比基本一致。(3)在信号恢复的过程中,发射信号能量的利用率达到了67%;按照本专利技术的分组方式,发射信号能量的理论利用率为:0.5833;使用本专利技术给出的方法发射信号的能量利用率为:0.3896(按照第5个窗口的回波进行估计);相对比例为:67%。(4)信号的恢复过程简单,只涉及到数字信号的加减运算,不包括归一化。本专利技术的信号的恢复过程非常简单,只需要根据信号的编码方式列出每个接收窗口中回波信号表达式,然后求解这个方程组即可。在后面会列出具体的信号恢复表达式,如果不考虑归一化处理,那么它们只涉及到信号的加减运算,非常适合FPGA的实时实现。附图说明图1为根据本专利技术实施例连续脉冲雷达的信号时域循环编码方法的流程示意图。图2为本专利技术实施例连续脉冲雷达的信号时域循环编码恢复方法的流程示意图。图3示出连续脉冲循环编码形式和接收回波的编号。图4示出经过成像处理得到的雷达图像。具体实施方式本专利技术提供了一种连续脉冲雷达信号时域循环编码和恢复方法。这种编码方式一方面能够从断续的回波信号中恢复原始回波信号;另外提高发射能量的利用率。为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白,以下结合具体实施例,并参照附图,对本专利技术进一步详细说明。在本专利技术的一个示例性实施例中,提供了一种连续脉冲雷达的信号时域循环编码方法。图1为根据本专利技术实施例连续脉冲雷达的信号时域循环编码方法的流程示意图。如图1所本文档来自技高网...
连续脉冲雷达的信号时域循环编码和恢复方法

【技术保护点】
一种连续脉冲雷达的信号时域循环编码方法,包括:根据连续脉冲雷达系统的最远作用距离R

【技术特征摘要】
1.一种连续脉冲雷达的信号时域循环编码方法,包括:根据连续脉冲雷达系统的最远作用距离Rmax获得子脉冲组的持续时间Tst;根据连续脉冲雷达系统的距离向分辨率ρr获得基带信号频率范围;依据子脉冲组的持续时间Tst确定子脉冲分组参数;以及根据子脉冲分组参数,进行子脉冲序列的循环编码,得到连续脉冲雷达的信号编码序列T。2.根据权利要求1所述的信号时域循环编码方法,其中,所述子脉冲分组参数包括:连续脉冲分成的子脉冲组数M、每个子脉冲组中的子脉冲数N、每个子脉冲组中的接收窗口数P,满足:M=N+2其中,每个子脉冲组中的发射窗口数为N;每一个窗口(发射窗口或接收窗口)的宽度为Ts。3.根据权利要求2所述的信号时域循环编码方法,其中,所述根据子脉冲分组参数,进行子脉冲序列的循环编码,得到连续脉冲雷达的信号编码序列的步骤中:M=7;连续脉冲的信号编码序列T分为七组:组1的编码为:1;0;1;0;1;0;1;0;0;1;0;0;组2的编码为:-1;0;1;0;1;0;1;0;0;1;0;0;组3的编码为:1;0;-1;0;1;0;1;0;0;1;0;0;组4的编码为:1;0;1;0;-1;0;1;0;0;1;0;0;组5的编码为:1;0;1;0;1;0;-1;0;0;1;0;0;组6的编码为:1;0;1;0;1;0;1;0;0;-1;0;0;组7的编码为:1;0;1;0;1;0;1;0;0;1;0;0;其中,每个子脉冲的信号形式相同,“1”表示发射0°相移的子脉冲,“-1”表示发射180°相移的子脉冲,“0”表示接收窗口,每个“1”、“-1”、“0”占用相同的时间宽度。4.根据权利要求1至3中任一项所述的信号时域循环编码方法,所述根据连续脉冲雷达系统的最远作用距离Rmax获得连续脉冲的持续时间Tst包括:计算回波信号相对于发射信号的最远延时τF,其中,c为光速;则子脉冲组的持续...

【专利技术属性】
技术研发人员:李和平王岩飞张弛孙宝鹏朱建光高维波
申请(专利权)人:中国科学院电子学研究所
类型:发明
国别省市:北京,11

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