伪随机码控制的多参数复合调制近程探测器高精度测距测速的方法技术

本发明专利技术公开了一种伪随机码控制的多参数复合调制近程探测器高精度测距测速的方法，包括：回波信号和本振混频，通过低通滤波器得到包含多普勒信号和差频信号的中频信号，滤除高频分量；将输入的信号转换为复信号后先进行FFT，确定细化区间，再利用频谱细化算法精确测量差频信号频率，由差频频率计算目标距离；对差频信号进行欠采样提取出多普勒频率，对多普勒信号进行FFT测频，由多普勒频率计算目标速度。本发明专利技术从建立复合系统差频信号模型出发，运用CZT变换和时域欠采样技术对差频信号进行处理，最终提取差频频率和多普勒信号频率。最终提取差频频率和多普勒信号频率。最终提取差频频率和多普勒信号频率。

【技术实现步骤摘要】
伪随机码控制的多参数复合调制近程探测器高精度测距测速的方法


[0001]本专利技术涉及信号系统探测技术，具体涉及一种伪随机码控制的多参数复合调制近程探测器高精度测距测速的方法。

技术介绍

[0002]伪随机码控制的多参数复合调制系统作为一种常见的复合系统，具有更高的精度和更小的体积。主要过程是发射由伪随机码控制的具有两组参数的线性调频复合信号，从回波信号与发射信号混频后得到的差频信号中提取目标距离速度信息。目前利用FFT变换来进行差频频率测量，但是此方法在取样速率恒定时，取样点会受到一定的限制。而且由于栅栏效应，谱线之间的真实信号很难被检测到，导致傅里叶变换的测量误差很大，仅能得到一个大概的频率。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种伪随机码控制的多参数复合调制近程探测器高精度测距测速的方法，采用FFT变换与CZT变换相结合的测频方法，利用时域欠采样技术从差频信号中提取出多普勒频率，从而得出目标速度。
[0004]实现本专利技术目的的技术方案为：一种伪随机码控制的多参数复合调制近程探测器高精度测距测速的方法，包括以下步骤：
[0005]数据预处理：回波信号和本振混频，通过低通滤波器得到包含多普勒信号和差频信号的中频信号，滤除高频分量；
[0006]CZT频谱细化：将输入的信号转换为复信号后先进行FFT，确定细化区间，再利用频谱细化算法精确测量差频信号频率，由差频频率计算目标距离；
[0007]时域欠采样：对差频信号进行欠采样提取出多普勒频率，对多普勒信号进行FFT测频，由多普勒频率计算目标速度。
[0008]第二方面，本专利技术提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如第一方面所述的方法的步骤。
[0009]第三方面，本专利技术提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如第一方面所述的方法的步骤。
[0010]与现有技术相比，本专利技术的显著优点为：本专利技术从建立复合系统差频信号模型出发，运用CZT变换和时域欠采样技术对差频信号进行处理，最终提取差频频率和多普勒信号频率。
附图说明
[0011]图1为本专利技术的数据处理流程图。
[0012]图2为该系统收发信号瞬时频率关系图。
[0013]图3为差频信号时域图。
[0014]图4为差频信号经过FFT和CZT频谱细化之后的频谱图。
[0015]图5为差频信号经过欠采样之后的波形和频谱图。
[0016]图6为该方法的误差分析图。
具体实施方式
[0017]随着军事科技的不断发展，对近程探测器的精度和抗干扰性提出了更高的要求。现有的单参数连续波体制系统信号波形简单，易被干扰和截获，而将伪码序列与多参数线性调频复合后的发射信号波形复杂，降低了被截获的概率。本专利技术利用伪随机码对三角波线性调频信号的多个参数进行调制，使用CZT频谱细化算法和时域欠采样方法实现了一种高精度测距测速的线性调频近程探测器系统。
[0018]一种基于FPGA的多参数复合调制近程探测系统测距方法，包括以下步骤：
[0019](1)数据预处理：回波信号和本振混频，通过低通滤波器得到包含多普勒信号和差频信号的中频信号，滤除高频分量；
[0020](2)CZT频谱细化：将输入的信号转换为复信号后先进行FFT，确定细化区间，再利用频谱细化算法精确测量差频信号频率，由差频频率计算目标距离；
[0021](3)时域欠采样：对差频信号进行欠采样提取出多普勒频率，对多普勒信号进行FFT测频，由多普勒频率计算目标速度。
[0022]多参数三角波线性调频近程探测系统上/下扫频段的时频表达式分别为：
[0023][0024][0025]其中，ΔF
M1
和ΔF
M2
为调制带宽，f1和f2为调制频率，f
c1
和f
c2
为载波频率。
[0026]当码元m(t)＝1时，对应第一组调制参数，发射信号时频表达式为：
[0027][0028][0029]当码元m(t)＝0时，对应第二组调制参数，发射信号时频表达式为：
[0030][0031][0032]当对运动目标进行探测时，回波信号产生时间延迟为：
[0033][0034]其中τ0＝2R0/c，k＝2v/c，c为光速，v为目标相对探测系统的径向速度，R0为目标与探测系统的初始距离；计算得到m(t)＝0时，对应的上下扫频段差频信号频率为：
[0035][0036][0037]m(t)＝1时，对应的上下扫频段差频信号频率为：
[0038][0039][0040]其中，f
d
为差频信号中携带的多普勒频率。
[0041]对两组差频信号进行FFT变换后得到最大谱峰索引号N
max
，从而得出最佳细化区间[f1，f2]为：
[0042][0043]其中，f1为最佳细化区间起点，f2为最佳细化区间终点，f
s
为采样率；
[0044]然后利用CZT频谱细化算法得到精确的差频频率，利用差频频率即可计算出目标的距离信息。
[0045]将差频信号展开为三角级数的形式：
[0046][0047]其中u
i
(t)为差频信号规则区的傅里叶三角级数表达式，a0为基波系数，a
2n
为偶次谐波系数，a
2n
‑1为奇次谐波系数，f
c
为载波频率，f
m
为调制频偏，τ为回波延时；
[0048]以的采样率进行采样，p为正整数，采样结果为：
[0049][0050]其中u
i
(k)为采样结果，k为正整数，将差频信号中的各次谐波混频至零频，从而获
得由复杂的低频信号调制的多普勒信号，再通过N点FFT测出多普勒频率，进而求出目标速度。
[0051]下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行更进一步详细描述。
[0052][0053]具体实施例采用以下系统参数：单周期m序列为{1,1,1,0,0,1,0}，当伪随机码码元为1时，发送对应三角波线性调频信号中心频率为f
c1
＝3GHz,调制带宽ΔF
m1
＝200MHz,调制周期T
m1
＝5us；当伪随机码码元为0时，发送对应三角波线性调频信号中心频率为f
c2
＝5GHz,调制带宽ΔF
m2
＝200MHz,调制周期T
m2
＝10us。则多参数调制周期为T
r
＝4T
m1
+3T
m2
＝50us，采样率f
s
＝100MHz。仿真过程中，弹目距离为R
max
(20m)～R
min
(3m)，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种伪随机码控制的多参数复合调制近程探测器高精度测距测速的方法，其特征在于，包括以下步骤：数据预处理：回波信号和本振混频，通过低通滤波器得到包含多普勒信号和差频信号的中频信号，滤除高频分量；CZT频谱细化：将输入的信号转换为复信号后先进行FFT，确定细化区间，再利用频谱细化算法精确测量差频信号频率，由差频频率计算目标距离；时域欠采样：对差频信号进行欠采样提取出多普勒频率，对多普勒信号进行FFT测频，由多普勒频率计算目标速度。2.根据权利要求1所述的伪随机码控制的多参数复合调制近程探测器高精度测距测速的方法，其特征在于，对输入差频信号进行N点FFT运算，得到谱峰索引号N
max
，从而得出最佳细化区间[f1，f2]为：其中，f1为最佳细化区间起点，f2为最佳细化区间终点，f
s
为采样率；对细化区间进行CZT频谱细化算法，利用Z变换进行频谱细化，测量信号频率。3.根据权利要求2所述的伪随机码控制的多参数复合调制近程探测器高精度测距测速的方法，其特征在于，差频信号傅里叶...

【专利技术属性】
技术研发人员：张淑宁，赵辰真，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：