LFM雷达中频采样回波的误差估计与补偿方法技术

本发明专利技术属于估计方法，具体涉及LFM雷达中频采样回波的误差估计与补偿方法。它包括：步骤一：选中频，步骤二：分解信号，步骤三：计算，步骤四：相位解缠；步骤五：求导，步骤六：拟合，步骤七：寻找零频，步骤八：解调。使用本发明专利技术的效果是：对实际雷达系统采集到的数字中频LFM回波，采用修正后的fI′和k′分别进行数字解调和匹配滤波处理，可以有效改善脉冲压缩效果，提高信号信噪比，降低旁瓣电平。

【技术实现步骤摘要】
LFM雷达中频采样回波的误差估计与补偿方法
本专利技术属于估计方法，具体涉及LFM雷达中频采样回波的误差估计与补偿方法。
技术介绍
为解决雷达探测距离与距离分辨率之间的矛盾，现代雷达普遍采用脉冲压缩技术，发射具有大的时宽和带宽的雷达波形，提高发射信号能量，并对接收信号进行脉冲压缩处理，得到具有高距离分辨率的数据。常见的脉冲压缩信号有线性调频(LinearFrequencyModulation，LFM)信号和相位编码信号，其中LFM信号的匹配滤波处理对回波的多普勒不敏感，因而在实际雷达系统中获得了非常广泛的应用。为进行脉冲压缩，必需保留LFM回波的相位信息，因而需要进行相干接收。传统接收机大都通过晶体检波器进行正交相干检波以后转换为视频信号，再在I、Q两路分别进行A/D采样。这种方法的显著缺点是模拟解调器件带来的幅相不一致性会直接影响脉冲压缩效果。随着高速ADC和大规模集成电路技术的发展，ADC已经可以代替晶体检波器在中频甚至射频直接进行采样，再用数字方法解调出I、Q信号，从而可以从根本上避免模拟解调的幅相不一致性。但是，由发射机频综产生的LFM的非理想性以及功放、滤波对LFM的畸变性，仍然会对脉冲压缩效果产生影响，现有技术尚无很好的处理方法。
技术实现思路
本的目的是针对现有技术缺陷，提供一种LFM雷达中频采样回波的误差估计与补偿方法。本专利技术是这样实现的：一种LFM雷达中频采样回波的误差估计与补偿方法，包括下述步骤：步骤一：选中频fI＝-fI0+kfs(1)其中，fI0是系统的中频，fs是A/D采样率，k为整数，步骤二：对采样的闭环信号s0，使用fI进行中频数字解调，得到时域的数字I和Q信号：sI＝cos(-2πnfI/fs)sQ＝sin(-2πnfI/fs)(2)其中，n＝0,1,2,…,Nr-1，Nr表示s0的长度，步骤三：根据I和Q信号，计算相位步骤四：对进行相位解缠，得到步骤五：对求一阶导数f(n)步骤六：对f(n)进行线性拟合，得到估计的LFM信号调制率k′：f(n)≈f0+k′n(5)其中，f0为常数，步骤七：根据I和Q信号的波形，寻找LFM信号的零频所在的位置n′，步骤八：使用n′和k′，得到修正的中频解调频斜率fI′：fI′＝fI+k′(n′-fsτ/2)其中，τ为发射脉冲宽度，采用修整后的fI′和k′分别进行数字解调和匹配滤波处理。如上所述的一种LFM雷达中频采样回波的误差估计与补偿方法，其中，所述的步骤一中对k按照下述原则取值，取使fI的绝对值最小时的k值。如上所述的一种LFM雷达中频采样回波的误差估计与补偿方法，其中，所述的步骤七的零频所在的位置就是波形振荡最缓慢处。使用本专利技术的效果是：对实际雷达系统采集到的数字中频LFM回波，采用修正后的fI′和k′分别进行数字解调和匹配滤波处理，可以有效改善脉冲压缩效果，提高信号信噪比，降低旁瓣电平。具体实施方式一种基于图像对比度的调频斜率估计方法，包括下述步骤：步骤一：选中频fI＝-fI0+kfs(6)其中，fI0是系统的中频，fs是A/D采样率，k为整数，实际中一般取使fI的绝对值最小时的k值，也可以根据需要取其它数值。步骤二：对采样的闭环信号s0，使用fI进行中频数字解调，得到时域的数字I和Q信号：sI＝cos(-2πnfI/fs)sQ＝sin(-2πnfI/fs)(7)其中，n＝0,1,2,…,Nr-1，Nr表示s0的长度，步骤三：根据I和Q信号，计算相位步骤四：对进行相位解缠，得到步骤五：对求一阶导数f(n)步骤六：对f(n)进行线性拟合，得到估计的LFM信号调制率k′：f(n)≈f0+k′n(5)其中，f0为常数，线性拟合可以采用任意现有拟合方法实现。步骤七：根据I和Q信号的波形，寻找LFM信号的零频所在的位置n′，所述的零频所在的位置就是即波形振荡最缓慢处。步骤八：使用n′和k′，得到修正的中频解调频斜率fI′：fI′＝fI+k′(n′-fsτ/2)其中，τ为发射脉冲宽度，采用修整后的fI′和k′分别进行数字解调和匹配滤波处理。附图1是误差补偿前的附图，图2是误差补偿后的附图，可以看出通过本申请的处理脉冲压缩效果号，提高了信号信噪比，降低了旁瓣电平。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于图像对比度的调频斜率估计方法，其特征在于，包括下述步骤：步骤一：选中频fI=‑fI0+kfs  (1)其中，fI0是系统的中频，fs是A/D采样率，k为整数，步骤二：对采样的闭环信号s0，使用fI进行中频数字解调，得到时域的数字I和Q信号：sI=cos(‑2πnfI/fs)sQ=sin(‑2πnfI/fs)  (2)其中，n=0,1,2,…,Nr‑1，Nr表示s0的长度，步骤三：根据I和Q信号，计算相位步骤四：对进行相位解缠，得到步骤五：对求一阶导数f(n)：步骤六：对f(n)进行线性拟合，得到估计的LFM信号调制率k′：f(n)≈f0+k′n  (5)其中，f0为常数。步骤七：根据I和Q信号的波形，寻找LFM信号的零频所在的位置n′，步骤八：使用n′和k′，得到修正的中频解调频频率fI′：fI′=fI+k′(n′‑fsτ/2)其中，τ为发射脉冲宽度。

【技术特征摘要】
1.一种LFM雷达中频采样回波的误差估计与补偿方法，其特征在于，包括下述步骤：步骤一：选中频fI＝-fI0+kfs(1)其中，fI0是系统的中频，fs是A/D采样率，k为整数，步骤二：对采样的闭环信号s0，使用fI进行中频数字解调，得到时域的数字I和Q信号：sI＝cos(-2πnfI/fs)sQ＝sin(-2πnfI/fs)(2)其中，n＝0,1,2,…,Nr-1，Nr表示s0的长度，步骤三：根据I和Q信号，计算相位步骤四：对进行相位解缠，得到步骤五：对求一阶导数f(n)步骤六：对f(n)进行线性拟合，得到估计的LFM信号调制率k′：f(n)≈f...

【专利技术属性】
技术研发人员：耿旭朴，徐志明，卢永革，
申请(专利权)人：北京环境特性研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11