多峰值低多普勒旁瓣的相位编码信号设计方法技术

本发明专利技术属于雷达技术领域，公开了一种多峰值低多普勒旁瓣的相位编码信号设计方法，能够提高雷达性能。该相位编码信号设计方法包括：根据雷达发射信号的带宽和雷达发射信号的时宽确定相位编码信号的码元长度；确定所述相位编码信号在距离-多普勒维上的峰值个数，以及每个峰值在距离-多普勒维上的位置；确定所述相位编码信号的多普勒频率点的选取间隔，以及对相位编码信号进行旁瓣抑制的多普勒频段宽度，确定所述相位编码信号在距离-多普勒维上的多普勒通道个数；计算所述相位编码信号的每个多普勒通道的旁瓣向量；根据所述相位编码信号的所有多普勒通道的旁瓣向量，构建目标函数；求解所述目标函数，得到所述相位编码信号。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于雷达
，具体的说是一种多峰值低多普勒旁瓣的相位编码信号设计方法。
技术介绍
相位编码信号是一种常见的脉冲压缩信号，与调频信号相比，相位编码信号在设计中具有更多的自由度，并且相位编码信号具有低距离旁瓣和低互相关旁瓣等优点，因此得到了广泛研究和应用。但是，相位编码信号是多普勒敏感信号。当脉冲压缩滤波器无法匹配接收到的目标回波信号的多普勒频率时，会造成脉冲压缩后主瓣幅度降低和旁瓣电平升高这两个后果，严重影响了雷达的探测性能。目前，相位编码信号的旁瓣抑制方法主要有经典的窗函数加权法、最小二乘幅度和相位加权法以及压缩后采样滑窗处理法等。当没有多普勒失配时，这三类方法可以很好的抑制脉压后的旁瓣；但当存在多普勒失配时，这三类方法的抑制效果会严重下降，因此，这三类方法无法解决由多普勒频率失配造成的旁瓣电平升高问题。为了解决由多普勒频率失配造成的主瓣幅度降低问题，雷达在接收目标回波时通常采用一组多普勒补偿脉冲压缩滤波器对目标回波的多普勒频率进行补偿；并且通过该方法可以对目标的速度进行估计。但是，如果目标速度很大，雷达进行多普勒补偿时多普勒补偿脉冲压缩滤波器个数会很多，这样将增加信号处理的运算量，影响雷达的实时性。根据多普勒补偿脉冲压缩滤波器输出的峰值幅度，可以测算目标的速度，但是该方法的测速精度较低。目前，相位编码信号设计主要致力于设计低距离旁瓣和互相关旁瓣的信号，并没有考虑降低多普勒旁瓣、减少多普勒补偿脉冲压缩滤波器个数和提高测速精度的问题。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种多峰值低多普勒旁瓣的相位编码信号设计方法，以解决由于多普勒频率失配造成的旁瓣电平升高，目标速度大导致多普勒补偿时多普勒补偿脉冲压缩滤波器过多和测速精度低的问题，用于抑制相位编码信号的多普勒旁瓣、提高雷达的测速精度和减少雷达的多普勒补偿通道个数，进而提高雷达性能。实现本专利技术的技术思路是：根据目标归一化的多普勒频率范围和在距离-多普勒维上各峰值出现的位置，以最小化两倍多普勒频率范围内的多普勒旁瓣峰值电平和将各峰值分别逼近期望的峰值幅度为目标函数，设计相位编码信号。为达到上述目的，本专利技术的实施例采用如下技术方案予以实现。一种多峰值低多普勒旁瓣的相位编码信号设计方法，所述方法包括如下步骤：步骤1，根据雷达发射信号的带宽和雷达发射信号的时宽确定相位编码信号的码元长度，所述相位编码信号为雷达发射的探测信号；步骤2，确定所述相位编码信号在距离-多普勒维上的峰值个数，以及每个峰值在距离-多普勒维上的位置；步骤3，确定所述相位编码信号的多普勒频率点的选取间隔，以及对相位编码信号进行旁瓣抑制的多普勒频段宽度，并根据所述多普勒频率点的选取间隔和所述多普勒频段宽度确定所述相位编码信号在多普勒维上的多普勒通道个数；步骤4，计算所述相位编码信号的每个多普勒通道的旁瓣向量；步骤5，根据所述相位编码信号的所有多普勒通道的旁瓣向量，构建目标函数；步骤6，求解所述目标函数，得到所述相位编码信号。本方案的特点和进一步的改进为：(1)步骤1具体包括：根据雷达发射信号的带宽B和雷达发射信号的时宽Tp得到所述相位编码信号的码元长度Ns＝ceil(B×Tp)，其中，ceil(·)表示向上取整数。(2)步骤2中确定所述相位编码信号在距离-多普勒维上的峰值个数N，其中，N≥3，且为奇数；所述相位编码信号的N个峰值关于所述相位编码信号的距离-多普勒维二维图上的点(Ns，0)对称，其中Ns表示所述相位编码信号的码元长度，0表示多普勒维上的零多普勒频率。(3)步骤2中每个峰值在距离-多普勒维上的位置对应的多普勒频率的绝对值小于或者等于相位编码信号的归一化最大多普勒频率，且所述每个峰值在多普勒维上的位置都不相同。更进一步的，令M表示所述相位编码信号的N个峰值中在距离-多普勒维上的位置对应的多普勒频率大于零的峰值个数，则所述相位编码信号总的峰值个数N＝2M+1；设置所述相位编码信号的在多普勒维上的位置对应的多普勒频率大于零的M个峰值的位置为：(n1，m1)，…，(nl，ml)，…，(nM，mM)其中l∈[1，M]，nl表示距离维上的第l个点，ml表示多普勒维上多普勒频率大于零的第l个点，M取值为正整数；则所述相位编码信号的在多普勒维上的位置对应的多普勒频率小于零的M个峰值的位置为：(2Ns-n1，-m1)，…，(2Ns-nl，-ml)，…，(2Ns-nM，-mM)其中，2Ns-nl表示nl点关于距离维上第Ns个点对称的点，-ml表示多普勒维上多普勒频率小于零的第l个点；设置所述相位编码信号的在多普勒维上的位置对应的多普勒频率为零的峰值的位置为(Ns，m0)。(4)步骤3中具体包括如下子步骤：(3a)确定所述相位编码信号的最大多普勒频率其中vmax为目标的最大径向速度，λ为雷达发射信号的波长；(3b)确定所述相位编码信号的归一化最大多普勒频率以及所述相位编码信号的归一化最小多普勒频率fdmin＝-fdmax，其中，B为雷达发射信号的带宽；(3c)根据所述相位编码信号的归一化最大多普勒频率fdmax和所述相位编码信号的归一化最小多普勒频率fdmix，得到对所述相位编码信号进行旁瓣抑制的多普勒频段宽度fwidth＝2×(fdmax-fdmin)，其中×表示乘号。(3d)假定雷达的多普勒频率分辨率为Δfd，则根据雷达的多普勒频率分辨率Δfd确定相位编码信号的多普勒频率点的选取间隔Δf′d，使Δf′d＜Δfd；(3e)根据对所述相位编码信号进行旁瓣抑制的多普勒频段宽度fwidth和所述相位编码信号的多普勒频率点的选取间隔Δf′d，确定所述相位编码信号在多普勒维上大于零多普勒频率点的多普勒通道个数Nd1＝ceil(fwidth/2/Δf′d)，其中，ceil(·)表示向上取整数；(3f)所述相位编码信号在多普勒维上的多普勒通道个数Nd＝2Nd1+1。(5)步骤4具体包括如下子步骤：(4a)根据所述相位编码信号的多普勒频率点的选取间隔Δf′d和所述相位编码信号在多普勒维上大于零多普勒频率点的多普勒通道个数Nd1，得到第i个多普勒通道的多普勒频率fdi＝i·Δf′d，则第i个多普勒通道的多普勒导向向量ai为ai(fdi)=[1,ej2πfdi,ej2π&Cente本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多峰值低多普勒旁瓣的相位编码信号设计方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤1，根据雷达发射信号的带宽和雷达发射信号的时宽确定相位编码信号的码元长度，所述相位编码信号为雷达发射的探测信号；步骤2，确定所述相位编码信号在距离‑多普勒维上的峰值个数，以及每个峰值在距离‑多普勒维上的位置；步骤3，确定所述相位编码信号的多普勒频率点的选取间隔，以及对相位编码信号进行旁瓣抑制的多普勒频段宽度，并根据所述多普勒频率点的选取间隔和所述多普勒频段宽度确定所述相位编码信号在多普勒维上的多普勒通道个数；步骤4，计算所述相位编码信号的每个多普勒通道的旁瓣向量；步骤5，根据所述相位编码信号的所有多普勒通道的旁瓣向量，构建目标函数；步骤6，求解所述目标函数，得到所述相位编码信号。

【技术特征摘要】
1.一种多峰值低多普勒旁瓣的相位编码信号设计方法，其特征在于，
所述方法包括如下步骤：
步骤1，根据雷达发射信号的带宽和雷达发射信号的时宽确定相位
编码信号的码元长度，所述相位编码信号为雷达发射的探测信号；
步骤2，确定所述相位编码信号在距离-多普勒维上的峰值个数，以
及每个峰值在距离-多普勒维上的位置；
步骤3，确定所述相位编码信号的多普勒频率点的选取间隔，以及
对相位编码信号进行旁瓣抑制的多普勒频段宽度，并根据所述多普勒频
率点的选取间隔和所述多普勒频段宽度确定所述相位编码信号在多普勒
维上的多普勒通道个数；
步骤4，计算所述相位编码信号的每个多普勒通道的旁瓣向量；
步骤5，根据所述相位编码信号的所有多普勒通道的旁瓣向量，构
建目标函数；
步骤6，求解所述目标函数，得到所述相位编码信号。
2.根据权利要求1所述的多峰值低多普勒旁瓣的相位编码信号设计
方法，其特征在于，步骤1具体包括：
根据雷达发射信号的带宽B和雷达发射信号的时宽Tp得到所述相位
编码信号的码元长度Ns＝ceil(B×Tp)，其中，ceil(·)表示向上取整数。
3.根据权利要求1所述的多峰值低多普勒旁瓣的相位编码信号设计
方法，其特征在于，步骤2中确定所述相位编码信号在距离-多普勒维上
的峰值个数N，其中，N≥3，且为奇数；
所述相位编码信号的N个峰值关于所述相位编码信号的距离-多普
勒维二维图上的点(Ns,0)对称，其中Ns表示所述相位编码信号的码元长
度，0表示多普勒维上的零多普勒频率。
4.根据权利要求1所述的多峰值低多普勒旁瓣的相位编码信号设计

\t方法，其特征在于，步骤2中每个峰值在距离-多普勒维上的位置对应的
多普勒频率的绝对值小于或者等于相位编码信号的归一化最大多普勒频
率，且所述每个峰值在距离-多普勒维上的位置都不相同。
5.根据权利要求4所述的多峰值低多普勒旁瓣的相位编码信号设计
方法，其特征在于，
令M表示所述相位编码信号的N个峰值中在距离-多普勒维上的位
置对应的多普勒频率大于零的峰值个数，则所述相位编码信号的总的峰
值个数N＝2M+1；
设置所述相位编码信号的在多普勒维上的位置对应的多普勒频率大
于零的M个峰值的位置为：
(n1,m1),…,(nl,ml),…,(nM,mM)
其中l∈[1,M]，nl表示距离维上的第l个点，ml表示多普勒维上多普勒频
率大于零的第l个点，M取值为正整数；
则所述相位编码信号的在多普勒维上的位置对应的多普勒频率小于
零的M个峰值的位置为：
(2Ns-n1,-m1),…,(2Ns-nl,-ml),…,(2Ns-nM,-mM)
其中，2Ns-nl表示nl点关于距离维上第Ns个点对称的点，-ml表示多
普勒维上多普勒频率小于零的第l个点；设置所述相位编码信号的在多普
勒维上的位置对应的多普勒频率为零的峰值的位置为(Ns,m0)。
6.根据权利要求1所述的多峰值低多普勒旁瓣的相位编码信号设计
方法，其特征在于，步骤3中具体包括如下子步骤：
(3a)确定所述相位编码信号的最大多普勒频率其中
vmax为目标的最大径向速度，λ为雷达发射信号的波长；
(3b)确定所述相位编码信号的归一化最大多普勒频率以及所述相位编码信号的归一化最小多普勒频率fdmin＝-fdmax，其中，B为

\t雷达发射信号的带宽；
(3c)根据所述相位编码信号的归一化最大多普勒频率fdmax和所述
相位编码信号的归一化最小多普勒频率fdmix，得到对所述相位编码信号进
行旁瓣抑制的多普勒频段宽度fwidth＝2×(fdmax-fdmin)，其中×表示乘号；
(3d)假定雷达的多普勒频率分辨率为△fd，则根据雷达的多普勒频
率分辨率△fd确定相位编码信号的多普勒频率点的选取间隔△f′d，使
△f′d<△fd；
(3e)根据对所述相位编码信号进行旁瓣抑制的多普勒频段宽度
fwidth和所述相位...

【专利技术属性】
技术研发人员：周生华，刘宏伟，徐磊磊，臧会凯，雷欢，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，西安中电科西电科大雷达技术协同创新研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61