数字正交鉴相与匹配滤波的优化方法技术

本发明专利技术公开了一种数字正交鉴相和匹配滤波的优化方法，主要解决现有技术在滤波器阶数较高时运算量大，且处理流程繁琐的问题。其实现过程为：1）对雷达回波做快速傅里叶变换，得到信号的正频和镜频，且保留镜频中的部分点作为有效镜频；2）预先将频域数字正交鉴相滤波器系数与频域匹配滤波器系数点乘，得到通带系数P和过渡带系数Q；3）叠加信号正频与通带系数P的点乘结果和有效镜频与过渡带系数Q的点乘结果，得到信号匹配滤波后的频谱Z；4）对频谱Z做逆快速傅里叶变换，计算出目标距离。本发明专利技术采用预先合并滤波系数的方法，减少了对滤波器阶数的限制，提高了对雷达回波的处理效率，可用于雷达信号处理中对目标的测速、测距。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种数字正交鉴相和匹配滤波的优化方法，主要解决现有技术在滤波器阶数较高时运算量大，且处理流程繁琐的问题。其实现过程为：1）对雷达回波做快速傅里叶变换，得到信号的正频和镜频，且保留镜频中的部分点作为有效镜频；2）预先将频域数字正交鉴相滤波器系数与频域匹配滤波器系数点乘，得到通带系数P和过渡带系数Q；3）叠加信号正频与通带系数P的点乘结果和有效镜频与过渡带系数Q的点乘结果，得到信号匹配滤波后的频谱Z；4）对频谱Z做逆快速傅里叶变换，计算出目标距离。本专利技术采用预先合并滤波系数的方法，减少了对滤波器阶数的限制，提高了对雷达回波的处理效率，可用于雷达信号处理中对目标的测速、测距。【专利说明】
本专利技术涉及数字信号处理
，主要涉及数字正交鉴相和匹配滤波的优化方法，用于对目标测速、测距的数据处理。
技术介绍
在雷达信号处理中，数字正交鉴相与匹配滤波是基本且必要的环节，其处理过程是:首先，对中频信号直接采样完成A/D变换；接着，通过数字正交鉴相得到正交的1、Q两路信号；最后，通过匹配滤波获得目标的距离。数字正交鉴相在通信、雷达等领域应用广泛。在通信领域的信号通常是窄带信号，信号带宽远小于采样率，所以数字正交鉴相滤波器的阶数很低，易于硬件实现。而雷达信号带宽很宽，通常采用低中频采样，当数字正交鉴相后接大时宽带宽积的匹配滤波处理时，时域方法对硬件设备量要求高，不利于硬件实现，数字正交鉴相和匹配滤波在时域和频域均可实现，这两种方法在性能上等价。时域法适合于滤波器阶数较低的情况，采用流水处理方式；频域滤波适合于滤波器阶数较高的情况，此时对于长序列需要选择最优分段长度进行分段处理。现有数字正交鉴相的时域处理方法通常采用低通滤波法，将中频采样输出信号与本地振荡器产生的两路正交信号进行混频，让混频后的信号通过低通滤波器，滤除高频分量，得到所需的基带正交双路信号。当滤波器阶数较高时，时域数字正交鉴相处理方法在滤波时需进行大量多次乘法完成卷积，运算量大。现有数字正交鉴相的频域处理方法，是先将信号通过快速傅里叶变换变到频域，进行频谱搬移，然后通过低通滤波器抑制镜频，再进行频谱混叠,使残余的镜频叠加到正频上。现有匹配滤波处理通常在频域进行，因为匹配滤波系数长度较大。处理方法是，先将信号通过快速傅里叶变换变到频域，再点乘匹配滤波系数。通过上述处理方法可知，频域数字正交鉴相方法与频域匹配滤波处理方法有交集，分别完成这两个处理流程会增加运算量，且处理方法不够简洁。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对上述现有技术的不足，提出一种，以减小在滤波器阶数较高时的运算量，提高对雷达回波数据的处理效率，简化信号处理流程。实现本专利技术目的的技术方案是:将数字正交鉴相与匹配滤波合并进行，具体步骤包括如下:(I)对雷达中频回波信号做快速傅里叶变换，变换点数为2L，得到长度为L的正频A和长度为L的镜频E，其中，L为2的幂次，且2L大于或等于回波信号的长度，从镜频E中， WW取出前y个点和后Y个点作为有效镜频B，W小于L，且大于O ;(2)根据雷达发射信号的参数，在Matlab的滤波器设计工具中设置低通滤波器参数，生成指定阶数的低通滤波器系数，通过快速傅里叶变换将该系数变到频域，再对频域低通滤波器系数做频谱搬移，得到长度为2L的频域数字正交鉴相滤波器系数F ;(3)对雷达的基带信号做共轭反转，得到匹配滤波器系数，通过快速傅里叶变换将该系数变到频域，得到长度为2L的频域匹配滤波器系数D ；(4)根据频域数字正交鉴相滤波器系数F与频域匹配滤波器系数D，得到合并的滤波系数:H=F *D，将滤波器系数H分为长度均为L的两段:一段作为通带系数P，另一段作为阻带系数S，并从阻带系数S中取出前【权利要求】1.一种，包括如下步骤: (1)对雷达中频回波信号做快速傅里叶变换，变换点数为2L，得到长度为L的正频A和长度为L的镜频E，其中，L为2的幂次，且2L大于或等于回波信号的长度，从镜频E中，取出前I个点和后I个点作为有效镜频B，W小于L，且大于O ; (2)根据雷达发射信号的参数，在Matlab的滤波器设计工具中设置低通滤波器参数，生成指定阶数的低通滤波器系数，通过快速傅里叶变换将该系数变到频域，再对频域低通滤波器系数做频谱搬移，得到长度为2L的频域数字正交鉴相滤波器系数F ； (3)对雷达的基带信号做共轭反转，得到匹配滤波器系数，通过快速傅里叶变换将该系数变到频域，得到长度为2L的频域匹配滤波器系数D ； (4)根据频域数字正交鉴相滤波器系数F与频域匹配滤波器系数D，得到合并的滤波系数:H=F *D，将滤波器系数H分为长度均为L的两段:一段作为通带系数P，另一段作为阻带系数S，并从阻带系数S中取出前个点和后I t点作为过渡带系数Q ； (5)根据上述参数，得到雷达中频回波信号匹配滤波后的频谱:Ζ=Α.P+B.Q ; (6)对频谱Z做逆快速傅里叶变换，得到时域匹配滤波结果，根据该时域匹配滤波结果的峰值点计算出目标的距离r，用于后续雷达信号处理。2.根据权利要求书I所述的，其中所述步骤(2)中的低通滤波器参数包括:低通滤波器的滤波器类型、信号采样率、滤波器通带频率、滤波器阻带频率、滤波器过渡带频率和滤波器阶数。3.根据权利要求书I所述的，其中步骤(2)所述的对频域低通滤波器系数做频谱搬移，是将低通滤波器频谱中通带的中心频率移到正频A的中频处，将低通滤波器频谱中阻带的中心频率移到镜频E的中频处。4.根据权利要求书I所述的，其中所述步骤(6)中根据该时域匹配滤波结果的峰值点计算目标的距离r，通过下式计算:【文档编号】G01S7/41GK103744066SQ201410009703【公开日】2014年4月23日 申请日期:2014年1月9日 优先权日:2014年1月9日 【专利技术者】苏涛, 任泓璇, 吴凯 申请人:西安电子科技大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数字正交鉴相与匹配滤波的优化方法，包括如下步骤：（1）对雷达中频回波信号做快速傅里叶变换，变换点数为2L，得到长度为L的正频A和长度为L的镜频E，其中，L为2的幂次，且2L大于或等于回波信号的长度，从镜频E中，取出前个点和后个点作为有效镜频B，W小于L，且大于0；（2）根据雷达发射信号的参数，在Matlab的滤波器设计工具中设置低通滤波器参数，生成指定阶数的低通滤波器系数，通过快速傅里叶变换将该系数变到频域，再对频域低通滤波器系数做频谱搬移，得到长度为2L的频域数字正交鉴相滤波器系数F；（3）对雷达的基带信号做共轭反转，得到匹配滤波器系数，通过快速傅里叶变换将该系数变到频域，得到长度为2L的频域匹配滤波器系数D；（4）根据频域数字正交鉴相滤波器系数F与频域匹配滤波器系数D，得到合并的滤波系数:H=F·D，将滤波器系数H分为长度均为L的两段：一段作为通带系数P，另一段作为阻带系数S，并从阻带系数S中取出前个点和后个点作为过渡带系数Q；（5）根据上述参数，得到雷达中频回波信号匹配滤波后的频谱：Z=A·P+B·Q；（6）对频谱Z做逆快速傅里叶变换，得到时域匹配滤波结果，根据该时域匹配滤波结果的峰值点计算出目标的距离r，用于后续雷达信号处理。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：苏涛，任泓璇，吴凯，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61