应用于超低空探测的线性调频脉冲信号调频带宽选择方法技术

本申请公开了应用于超低空探测的线性调频脉冲信号调频带宽选择方法，包括以下步骤：设定超低空目标调频带宽的约束条件；根据所述约束条件，得到所述调频带宽的范围。本申请通过设定调频带宽的约束条件，确定调频带宽的范围，在此调频带宽范围内，目标信号能够被正确检测，且目标信号不发生分裂，目标信号与镜像干扰信号在一维距离像与距离

【技术实现步骤摘要】
应用于超低空探测的线性调频脉冲信号调频带宽选择方法


[0001]本专利技术属于雷达探测超低空目标发射波形
，具体涉及应用于超低空探测的线性调频脉冲信号调频带宽选择方法。

技术介绍

[0002]雷达下视探测超低空目标时主要会面临两个方面的挑战。一是超低空目标速度慢，高度低，雷达散射截面积小，使得雷达难以发现与准确探测目标信号。二是雷达下视探测超低空目标时会受到两种无源干扰，分别是：在雷达波照射下的环境杂波干扰和目标环境耦合产生的多径回波干扰。环境杂波干扰降低了雷达对目标的检测概率，使其无法稳定探测与跟踪目标，而多径回波干扰通常与目标信号在距离与速度上比较接近，两者的合成增加了雷达测角的误差，使得雷达波束偏离目标信号方向，目标信号功率降低，雷达丢失目标信号。
[0003]为了提高雷达下视探测超低空目标的性能，雷达发射波形可以采用线性调频脉冲信号，它的优点表现在：脉冲宽度增加能提高发射功率，进而增大探测距离；线性调频脉冲波形调制能提高距离分辨力，提高测距精度；若对多个回波脉冲信号采用脉冲多普勒处理则有利于提高目标的检测概率；增大调频带宽能使杂波功率减小，目标信号与杂波之比(信杂比)增加，目标检测概率也会随之增加；增大调频带宽还能使得目标与多径信号在一维回波距离像或二维距离
‑
多普勒图上分离，为滤除多径干扰提供了可能。然而，调频带宽增大到一定程度后则有可能导致目标信号在一维回波距离像或二维距离
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多普勒图上发生分裂，这会导致雷达测角误差增大，使得雷达波束偏离目标信号方向。r/>[0004]可以看出，雷达采用线性调频脉冲信号进行超低空目标探测时，调频带宽的选择直接影响着探测精度与跟踪精度，而调频带宽的大小又受到雷达参数、目标参数及环境参数三方面的影响。
[0005]为了保证较高的检测概率和较小的角误差，应当综合考虑雷达参数、目标参数及环境参数对雷达探测的影响，按照一定的规则合理选择调频带宽。

技术实现思路

[0006]为了保证雷达在采用线性调频脉冲信号超低空目标探测时具有较高的检测概率和较小的角误差，本申请提出了应用于超低空探测的线性调频脉冲信号调频带宽选择方法。
[0007]为实现上述目的，本申请提供了如下方案：
[0008]应用于超低空探测的线性调频脉冲信号调频带宽选择方法，包括以下步骤：
[0009]设定超低空目标调频带宽的约束条件；
[0010]根据所述约束条件，得到所述调频带宽的范围。
[0011]优选的，所述约束条件包括：采样条件、检测条件、所述目标与镜像干扰分离条件、所述目标不分裂条件和相干积累条件。
[0012]优选的，所述采样条件为：所述调频带宽的上界小于等于采样频率。
[0013]优选的，所述检测条件为：所述调频带宽的下界大于等于最小调频带宽，所述最小调频带宽为信杂比大于等于检测门限时的调频带宽；所述信杂比是回波脉冲信号与所述目标周围的杂波干扰之比。
[0014]优选的，得到所述信杂比的方法包括：接收若干个雷达回波脉冲信号；将所述雷达回波脉冲信号进行混频和低通滤波，得到基带信号；将所述基带信号进行脉冲压缩，得到匹配滤波信号；将所述匹配滤波信号重新排列，得到二维脉冲压缩信号；对所述二维脉冲压缩信号的每列进行数字傅里叶变换，得到所述回波脉冲信号的距离
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多普勒图；在所述距离
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多普勒图中找出所述回波脉冲信号的最大值，在所述回波脉冲信号的最大值的周围取杂波的平均值，所述回波脉冲信号的最大值与所述杂波的平均值之比即为信杂比。
[0015]优选的，所述目标与镜像干扰分离条件为：所述调频带宽的下界大于等于c/(2Hsinβ)，其中，c表示光速，H表示目标几何中心距离环境面的高度，β指的是雷达目标连线的仰角。
[0016]优选的，所述目标不分裂条件为：所述调频带宽的上界小于等于c/(2L)，其中，c表示光速，L表示目标在雷达目标连线上的投影长度。
[0017]优选的，所述相干积累条件为：所述调频带宽的上界小于等于c/(T
c
V
r
)，其中，c表示光速，T
c
表示相干积累总时间，V
r
表示雷达与目标的径向速度，T
c
由脉冲重复周期和脉冲数两者相乘得到。
[0018]优选的，所述调频带宽的范围为：
[0019]所述调频带宽的下界B
min
为：
[0020]B
min
＝max{c/(2Hsinβ)，B1}
[0021]所述调频带宽的上界B
max
为：
[0022]B
max
＝min{c/(2L)，c/(T
c
V
r
)，f
s
}
[0023]所述调频带宽的范围为[B
min
，B
max
]。
[0024]本申请的有益效果为：
[0025]本申请公开了应用于超低空探测的线性调频脉冲信号调频带宽选择方法，通过设定调频带宽的约束条件，确定调频带宽的范围，在此调频带宽范围内，目标信号能够被正确检测，且目标信号不发生分裂，目标信号与镜像干扰信号在一维距离像与距离
‑
多普勒图中分离，目标信号的角误差较小。
附图说明
[0026]为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0027]图1为本申请实施例一中调频带宽需要满足的约束条件示意图；
[0028]图2为本申请实施例一中线性调频脉冲信号调频带宽与采样频率频谱关系示意图；
[0029]图3为本申请实施例一中信杂比说明示意图；
[0030]图4为本申请实施例一中信杂比随调频带宽变化的曲线示意图；
[0031]图5为本申请实施例一中目标与镜像干扰相互位置关系示意图；
[0032]图6为本申请实施例一中不同调频带宽下，一维距离像中目标发生分裂示意图；
[0033]图7为本申请实施例二中雷达与目标环境相互位置关系示意图；
[0034]图8为本申请实施例二中信杂比随调频带宽变化的曲线示意图；
[0035]图9为本申请实施例二中调频带宽为18MHz时，基带回波信号的频谱示意图；
[0036]图10为本申请实施例二中调频带宽为18MHz时，目标信号与镜像干扰信号在一维距离像下的分离效果示意图；
[0037]图11为本申请实施例二中回波信号经过脉冲多普勒处理后的距离
‑
多普勒示意图；
[0038]图12为本申请实施例二中回波信号距离
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多普勒图中目标周围放大图及目标信号与镜像干扰信号关系示意图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.应用于超低空探测的线性调频脉冲信号调频带宽选择方法，其特征在于，包括以下步骤：设定超低空目标调频带宽的约束条件；根据所述约束条件，得到所述调频带宽的范围。2.根据权利要求1所述的应用于超低空探测的线性调频脉冲信号调频带宽选择方法，其特征在于，所述约束条件包括：采样条件、检测条件、所述目标与镜像干扰分离条件、所述目标不分裂条件和相干积累条件。3.根据权利要求2所述的应用于超低空探测的线性调频脉冲信号调频带宽选择方法，其特征在于，所述采样条件为：所述调频带宽的上界小于等于采样频率。4.根据权利要求2所述的应用于超低空探测的线性调频脉冲信号调频带宽选择方法，其特征在于，所述检测条件为：所述调频带宽的下界大于等于最小调频带宽，所述最小调频带宽为信杂比大于等于检测门限时的调频带宽；所述信杂比是回波脉冲信号与所述目标周围的杂波干扰之比。5.根据权利要求4所述的应用于超低空探测的线性调频脉冲信号调频带宽选择方法，其特征在于，得到所述信杂比的方法包括：接收若干个雷达回波脉冲信号；将所述雷达回波脉冲信号进行混频和低通滤波，得到基带信号；将所述基带信号进行脉冲压缩，得到匹配滤波信号；将所述匹配滤波信号重新排列，得到二维脉冲压缩信号；对所述二维脉冲压缩信号的每列进行数字傅里叶变换，得到所述回波脉冲信号的距离
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多普勒图；在所述距离
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多普勒图中找出所述回波脉冲信号的最大值，在所述回波脉冲信号的最大值的周围取杂波的平均值，所述回波脉冲信号的最大值与所述杂波的平均值之比即为信杂比。6.根据权利要求2所述的应用于超低空探测的线性调频脉冲...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙华龙，童创明，彭鹏，王童，宋涛，
申请(专利权)人：中国人民解放军空军工程大学，
类型：发明
国别省市：