一种用于步进频率雷达的非线性频率步进方法及其系统技术方案

本发明专利技术提出了一种用于步进频率雷达的非线性频率步进方法及其系统，包括非线性频率步进准则、非线性间隔的宽带频谱合成方法和基于软件无线电平台的非线性步进频率雷达系统的实现方法。该方法通过分析均匀步进间隔下的雷达回波特征，设计了非线性的频率步进准则，对探测区域进行第二次扫描并获得雷达回波，设计了非线性频率步进下的宽带频谱合成方法，对非线性频率步进下的宽带频谱进行合成处理，获得雷达散射回波，达到提高雷达分辨力，降低一维距离像旁瓣的目的。给出了基于软件无线电平台的非线性步进频率雷达系统的实现方案，包括硬件搭建方案和平台参数配置。

A nonlinear frequency stepping method and its system for stepped frequency radar

【技术实现步骤摘要】
一种用于步进频率雷达的非线性频率步进方法及其系统
本专利技术涉及无线电波领域，具体公开了一种用于步进频率雷达的非线性频率步进方法及其系统。
技术介绍
雷达是一种通过电磁波实现对环境和目标感知探测的设备，可以实现对目标一维距离像、二维图像的获取。雷达的工作体制分为调频连续波、冲激脉冲、随机噪声等。其中，调频连续波雷达通过发射频率调制信号实现目标探测，具有发射功率峰值较低、容易调制、成本低、信号处理简单等优点。但传统的雷达系统通常是针对特定应用场景设计的，难以适配变化的探测场景。也就是说，固定硬件的低灵活性限制了雷达系统对多变的工作环境的适应力，由此带来的问题包括：实际发射信号的可见性低，难以对信号进行灵活的编码解码控制，无法实现发射信号功率和带宽的自适应调整等。软件无线电技术的发展，使得参数可变的雷达系统成为可能。该技术在不改变硬件配置的前提下，将大部分信号处理的过程交给软件平台来完成。雷达平台中的发射机、接收机可以用软件无线电设备代替，并且具有更高的灵活性，无需改变硬件便可以对发射波形、频率参数、接收增益等参数进行调整，个人计算机就可以作为雷达本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于步进频率雷达的非线性频率步进方法，其特征在于，包括以下步骤：/n获取步进频率雷达的目标回波；/n制定非线性频率步进准则，根据所述非线性频率步进准则确定所述目标回波的非线性间隔的频率步进参数；/n根据所述频率步进参数调整所述步进频率雷达的扫频设备进行数据采集得到二次回波；/n对所述二次回波并进行宽带频谱合成得到散射回波。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于步进频率雷达的非线性频率步进方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取步进频率雷达的目标回波；
制定非线性频率步进准则，根据所述非线性频率步进准则确定所述目标回波的非线性间隔的频率步进参数；
根据所述频率步进参数调整所述步进频率雷达的扫频设备进行数据采集得到二次回波；
对所述二次回波并进行宽带频谱合成得到散射回波。


2.根据权利要求1所述的一种用于步进频率雷达的非线性频率步进方法，其特征在于，制定所述非线性频率步进准则包括以下步骤：
对所述目标回波进行常规等间隔步进的扫频测量，将整个扫频带宽分为若干个相等带宽的子频带，在每个所述子频带内部通过扫频获得所述子频带对应的一维距离像；
计算每个所述子频带的所述一维距离像的峰值与均值之比，得到归一化峰值并将多个所述子频带的所述归一化峰值组合生成一个归一化峰值向量；
对所述归一化峰值向量进行差分运算，得到归一化峰值变化向量；
运用所述归一化峰值变化向量，计算生成新的频率间隔向量作为所述非线性间隔的频率步进参数。


3.根据权利要求2所述的一种用于步进频率雷达的非线性频率步进方法，其特征在于，对所述目标回波进行常规等间隔步进的扫频测量，将整个扫频带宽分为若干个相等带宽的子频带，在每个所述子频带内部通过扫频获得所述子频带对应的一维距离像的具体方式为：
雷达信号通道分为两路，一路为参考通道refn(t)，由发射通道TX经功分器和衰减器与接收通道RX1直接相连；另一路为回波通道echon(t)，由发射通道TX经功分器通过发射天线向外发射，遇到目标散射后，再由接收通道RX2接收，n代表各所述子频带对应的序号，取值范围为[1：Nstep]，Nstep表示所述子频带的总数量；每个所述子频带内部的扫频带宽都相同，用B表示；每个子频带进行扫频发射和接收时，均采用正交接收方式，接收到的雷达回波信号为基带复信号，实部和虚部分别为数字下变频后的I/Q两路信号；Nsamples表示基带波形采样点数，t表示时间维，其取值范围为[1：Nsamples]；
分别对每个所述子频带对应的基带信号refn(t)，(n＝1，2，…，Nstep)与echon(t)，(n＝1，2，…，Nstep)进行快速傅里叶变换，分别记为Rn(w)，(n＝1，2，…，Nstep)与En(w)，(n＝1，2，…，Nstep)，其中其中Fs为基带采样率，设单个所述子频带的回波进行数字采样时，时间采样间隔为Δt，则
采用公式对每个所述子频带回波进行匹配滤波，得到Gn(w)，(n＝1，2，…，Nstep)；再对Gn(w)，(n＝1，2，…，Nstep)进行逆傅里叶变换并取模值，得到每个子频带的一维距离像


4.根据权利要求2所述的一种用于步进频率雷达的非线性频率步进方法，其特征在于，计算每个所述子频带的所述一维距离像的峰值与均值之比，得到归一化峰值并将多个所述子频带的所述归一化峰值组合生成一个归一化峰值向量的方式为：
对于hn(t)，(n＝1，2，…，Nstep)，计算出每个所述子频带对应的一维距离像的峰值与均值之比作为目标归一化峰值向量：



式中，max(·)为序列的最大值，mean(·)为序列的平均值，即


5.根据权利要求2所述的一种用于步进频率雷达的非线性频率步进方法，其特征在于，所述归一化峰值变化向量为：

【专利技术属性】
技术研发人员：雷文太，刘兆梁，黎方正，席景春，罗佳斌，王睿卿，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43