本发明专利技术公开了宽带LFMCW体制雷达收发通道均衡算法，可以广泛用于宽带LFMCW成像雷达、宽带LFMCW数字阵列雷达等产品。本发明专利技术解决了传统宽带LFMCW体制对收发通道带内幅相设计指标苛刻的要求，通过软件的方法在回波域进行收发通道均衡补偿。该算法充分利用特显点进行系统收发通道带内幅相特性测试，然后在回波数据域经过多次变换，进行通道均衡，大大提高了系统的成像质量。其特征是：降低了收发通道带内幅相设计的指标要求，通过算法补偿硬件的不足，能够有效缩减研制成本，由于本算法全部是基于FFT变换，因此计算量小。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及宽带LFMCW(线性调频连续波)雷达信号处理领域，提出了一种新的基于特显点通道带内幅相特性测试以及实测数据斜置与去斜变换的通道均衡实现方法，可以广泛用于宽带LFMCW成像雷达、宽带LFMCW数字阵列雷达等产品。
技术介绍
与传统宽带脉冲多普勒(PD)体制雷达相比，线性调频连续波(LFMCW)体制雷达具有发射功率低、截获概率低、回波信号带宽小、采样率低等突出优点，因而在高精度测距和成像领域得到广泛应用。线性调频信号是一种研究较早且较简单的信号形式，线性度是衡量线性调频源质量的一个重要指标，其频率线性度直接影响着雷达的一维距离像成像分辨率及测距精度。线性调频连续波的基本原理是利用发射信号与回波信号之间的差频确定目标距离，理想线性的宽带调制波形可以得到很高的距离分辨率，但这种体制对调制线性度的要求极其苛刻，很小的非线性可能会导致雷达距离分辨率下降很多，所以必须进行非线性校正。LFMCW雷达的非线性校正主要有两种方式：一种是基于VCO反馈的非线性校正方法，即通过测量宽带线性调频信号的线性度，然后改变VCO的控制电压，实现非线性补偿；另一种在回波时域补偿，即在差拍时域回波进行线性度补偿。方法一能够比较高精度地补偿宽带线性调频信号源的非线性度问题，但是由于没有考虑到发射及接收通道存在的幅相畸变问题，使得成像质量不能达到理想要求；方法二没有考虑到目标回波信号的空变性问题，即由于发射及接收通道存在的幅相畸变，不同距离的回波展宽特性不同，从而导致成像散焦。
技术实现思路
要解决的技术问题为了避免现有技术的不足之处，本专利技术提出一种基于特显点的收发通道幅相特性测试以及基于实际场景回波的通道均衡算法，以满足宽带LFMCW体制成像质量的要求。在充分考虑发射及接收通道幅相特性的基础上，利用特显点回波进行通道幅相误差测量，然后对目标回波区域进行多次FFT/IFFT变换，实现对通道的幅相误差校正，大大提高系统性能，成像质量逼近理想通道特性。技术方案实现本专利技术的技术思路是：首先，在LFMCW体制雷达的近距离处放置一个较大RCS的三角形角反，全程采集差拍基带回波，完成系统收发通道幅相特性采集；其次，对实际目标回波波门内数据进行采集，经过时频域转换，在频域进行斜置本振复乘，然后变换到时域，完成目标回波的斜置处理；再次，对斜置的回波进行通道幅相补偿；接下来，对回波变换到频域，然后与去斜本振复乘，再变到时域，完成回波去斜；最后对目标回波支撑区进行加权FFT，获得目标补偿后的复数距离像。一种基于特显点的宽带LFMCW体制雷达通道均衡方法，其特征在于步骤如下：步骤1：收发通道带内幅相特性测量1a)场地选择：选择暗室，暗室内周围干扰回波比三角形角反目标回波至少小20dB以上；1b)点目标选择与放置：选择一个大尺寸三角形角反，满足雷达远场条件情况下，角反距离Rref靠近雷达，角反凹面对准雷达波束指向，如果是数字阵列雷达，则目标应该在天线阵面法线方向，回波信噪比大于20dB；1c)数据录取：录取角反多帧全程回波数据，其基带回波序列就是雷达收发通道带内幅相特性；步骤2：回波斜置处理2a)数据录取：录取场景回波基带数据，采样波门起始为最远设计距离对应的时刻，结束为LFMCW发射信号的结束时刻；2b)时域到频域变换：对基带回波数据前面补零，使得数组总长度等于LFMCW重复周期内的采样点数；然后进行FFT变换，将时域回波变换到频域；2c)频域斜置本振复乘：频域复乘以斜置本振，近距离回波搬移到波门起始、远距离回波位置保持不变；2d)频域到时域变换：进行IFFT，将频域变换到时域，即获得了斜置后的时域目标回波；步骤3：时域通道均衡对斜置后的时域目标回波，对每个采样点除以相应的幅相补偿因子，就完成了时域通道均衡；步骤4：去斜处理4a)时域到频域变换：对数组进行FFT；4b)频域去斜本振复乘：频域复乘以去斜本振，近距离回波搬移到远距离回波区域、远距离回波位置保持不变；4c)频域到时域变换：进行IFFT，将频域变换到时域，即获得了去斜后的时域目标回波；步骤5：脉冲压缩对目标回波支撑区内进行加权FFT，获得全程目标回波复数距离像。有益效果本专利技术提出的一种基于特显点的宽带LFMCW体制雷达通道均衡方法，解决了传统宽带LFMCW体制对收发通道带内幅相设计指标苛刻的要求，通过软件的方法在回波域进行收发通道均衡补偿。由于充分利用了LFMCW回波特点，结合特显点回波获得的带内幅相特性，通过对实际回波斜置以及去斜处理，完成收发通道均衡，大大提高了成像质量。降低了收发通道带内幅相设计的指标要求，通过算法补偿硬件的不足，能够有效缩减研制成本，由于本算法全部是基于FFT变换，因此计算量小。附图说明图1是本专利技术的实现流程图；图2是基于特显点的LFMCW雷达收发通道带内幅相特性测量；图3 LFMCW雷达远近目标回波工作原理示意图图4 LFMCW雷达远近目标差拍回波示意图图5远近目标回波斜置示意图图6远近目标回波去斜及加窗脉压示意图图7加窗脉压结果示意图具体实施方式现结合实施例、附图对本专利技术作进一步描述：图1是本专利技术的实现流程图。本专利技术的实现步骤如下：步骤1，参看图2，收发通道带内幅相特性测量1a)场地选择：选择暗室，暗室内周围干扰回波比目标回波至少小20dB以上；1b)点目标选择与放置：选择一个大尺寸三角形角反，放置在雷达最小作用距离处(满足雷达远场条件情况下，角反距离Rref尽量靠近雷达)，角反凹面对准雷达波束指向，如果是数字阵列雷达，则目标应该在天线阵面法线方向，角反回波信噪比大于20dB为宜。1c)数据录取：录取角反多帧全程基带回波数据，其基带回波序列就是雷达收发通道带内幅相特性。设LFMCW系统发射线性调频信号为：fc为载波频率，t为快时间，μ为调频斜率，重复周期为Tr。回波信号采样率为fs，采样波门起始时刻为采样波门结束时刻为Tr，记录回波：sref(n),n＝0,1,2,...floor((Tr-τref)fs)-1产生数值1的序列，长度为τreffs，即one＝ones(1,τreffs)；将one与sref合并，产生新的序列h＝[one,sref]，此序列总长度为：Trfs。图2给出了LFMCW体制雷达工作原理框图与实际差拍回波数据。步骤2，回波斜置处理将采样波门内的近区与远区回波进行斜置，即近区回波位置提前，远区回波位置保持不变。2a)数据录取参看图3，图4，录取场景回波基带数据。采样波门起始为最远设计距离对应的时刻τstart，采样波门结束为Tr时刻。记录回波为sstart(n),n＝0,1,2,...floor((Tr-τstart)fs)-1产生数值0的序列，长度为τstartfs，即zero＝zeros(1,τstartfs)；将zero与sstart合并，产生新的序列s＝[zero,sstart]，此序列总长度为：Trfs。2b)时域到频域变换对序列s(n)进行FFT，将时域回波s(n)变换到频域S(n)，点数为Trfs。2c)频域斜置本振复乘产生斜置本振： S c h i r p ( n 本文档来自技高网...
【技术保护点】
种基于特显点的宽带LFMCW体制雷达通道均衡方法，其特征在于步骤如下：步骤1：收发通道带内幅相特性测量1a)场地选择：选择暗室，暗室内周围干扰回波比三角形角反目标回波至少小20dB以上；1b)点目标选择与放置：选择一个大尺寸三角形角反，满足雷达远场条件情况下，角反距离Rref靠近雷达，角反凹面对准雷达波束指向，如果是数字阵列雷达，则目标应该在天线阵面法线方向，回波信噪比大于20dB；1c)数据录取：录取角反多帧全程回波数据，其基带回波序列就是雷达收发通道带内幅相特性；步骤2：回波斜置处理2a)数据录取：录取场景回波基带数据，采样波门起始为最远设计距离对应的时刻，结束为LFMCW发射信号的结束时刻；2b)时域到频域变换：对基带回波数据前面补零，使得数组总长度等于LFMCW重复周期内的采样点数；然后进行FFT变换，将时域回波变换到频域；2c)频域斜置本振复乘：频域复乘以斜置本振，近距离回波搬移到波门起始、远距离回波位置保持不变；2d)频域到时域变换：进行IFFT，将频域变换到时域，即获得了斜置后的时域目标回波；步骤3：时域通道均衡对斜置后的时域目标回波，对每个采样点除以相应的幅相补偿因子，就完成了时域通道均衡；步骤4：去斜处理4a)时域到频域变换：对数组进行FFT；4b)频域去斜本振复乘：频域复乘以去斜本振，近距离回波搬移到远距离回波区域、远距离回波位置保持不变；4c)频域到时域变换：进行IFFT，将频域变换到时域，即获得了去斜后的时域目标回波；步骤5：脉冲压缩对目标回波支撑区内进行加权FFT，获得全程目标回波复数距离像。...
【技术特征摘要】
1.一种基于特显点的宽带LFMCW体制雷达通道均衡方法，其特征在于步骤如下：步骤1：收发通道带内幅相特性测量1a)场地选择：选择暗室，暗室内周围干扰回波比三角形角反目标回波至少小20dB以上；1b)点目标选择与放置：选择一个大尺寸三角形角反，满足雷达远场条件情况下，角反距离Rref靠近雷达，角反凹面对准雷达波束指向，如果是数字阵列雷达，则目标应该在天线阵面法线方向，回波信噪比大于20dB；1c)数据录取：录取角反多帧全程回波数据，其基带回波序列就是雷达收发通道带内幅相特性；步骤2：回波斜置处理2a)数据录取：录取场景回波基带数据，采样波门起始为最远设计距离对应的时刻，结束为LFMCW发射信号的结束时刻；2b)时域到频域变换：对基带回波数据前面补零，使得数组总长度等...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗丁利，蔡兴雨，王勇，杨磊，于迎春，王亚军，
申请(专利权)人：西安电子工程研究所，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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