[发明专利]伪随机序列在探地雷达应用中回波数据预处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及超宽带微波探测技术领域伪随机序列在探地雷达应用中 回波数据预处理方法，特别是一种对超长伪随机序列发射、接收以及回波 数据预处理的方法。

背景技术

根据雷达分辨理论，为了提高探地雷达的测距精度和距离分辨力，要 求信号具有大的带宽。为了提高探地雷达的探测深度，要求信号具有大的 能量。在系统的发射和馈电设备峰值功率受限的情况下，大的信号能量只 能靠增加信号的时宽来得到。所以，为了提高探地雷达的探地深度、测量 精度和分辨能力，要求信号具有大的带宽、时宽、能量乘积。单载频脉冲 信号的时宽和带宽乘积接近于1，大的时宽和带宽不可兼得，因此需要采 用具有大时宽带宽积的脉冲压缩信号。

伪随机序列是脉冲压缩信号的一种，是将宽度为T的长脉冲分成N个 宽度为τ的子脉冲。子脉冲的相位可以有多种调制方法，如果相位的取值 只限于取0、π两个数值，则称此编码信号为二相编码信号。如果相位的 取值可以取两个以上的数值。则称多相编码信号。这种信号的主要特点是： 模糊函数大多呈近似图钉型，尖峰周围有均匀的非零基台；带宽为子码元 时宽τ的倒数，时宽带宽乘积为码长N；当码长N远大于1时，自相关函 数的峰值主旁瓣比趋近于。所以采用长的伪随机序列，在不降低分辨 率的情况下就能得到大的时宽带宽积的脉冲压缩信号，可以提高发射功 率，提高系统动态范围，增大探地雷达的探测距离。

伪随机序列要调制到一定的载波频率上发射，因为电磁波在地表下传 输会有能量损耗，并且损耗与电磁波的频率成正比。在探地雷达中，为了 获得大的探测深度，一般在分辨率满足要求的情况下，尽可能选择低的工 作频率。

探地雷达的工作流程一般是按照脉冲工作的，即发射信号以脉冲形式 发射，发射和接收交替进行，在发射时间T_t内，接收机由于直达波的影响 以及出于安全考虑而选择不接收，因此如果发射T_t持续时间较长，则对应 的雷达的作用盲区越大。

由上述阐述可知，为了达到很深的探测距离，需要发射很长的伪随机 序列，并且采用较低的载频，但因此会带来很大的雷达工作盲区，甚至于 无法实现。

发明内容

针对上述问题，本发明人提出一种可以采用超长的伪随机序列，并且 不增大探地雷达的工作盲区的处理方法。本发明的主要目的在于：提出一 种在改变目前探地雷达工作流程的基础上，对回波数据的预处理方法，将 超长伪随机序列应用于探地雷达，扩大探地雷达的系统动态范围、提高探 地雷达的探测深度，并且不以提高雷达的峰值功率和增大雷达的工作盲区 为代价。

本发明的目的是由以下技术途径实现的：

一种伪随机序列在探地雷达应用中回波数据预处理方法，其特征在 于，包括：

步骤A)序列分组，将长度为N的伪随机序列分成m组长度为n的子 序列(N、m、n为整数)，伪随机序列的长度时指伪随机系列所包含的子 码个数；

步骤B)分组发射，每个脉冲重复周期发射一组包含n个子码的子序 列，m个脉冲重复周期完成一个长伪随机序列的发射；(因为步骤A)中共 有m组子序列，一个脉冲重复周期只发射一组，所以需要m个脉冲重复周 期，此处m与步骤A)中的m相同，表示同样大小的一个数)

步骤C)回波数据预处理，对回波数据进行预处理，获得用于成像处 理的完整的回波数据。

所述的处理方法，其所述步骤A)序列分组，包括：

步骤A1：根据雷达系统对工作盲区的要求，确定最大发射脉冲宽度 T_t；

步骤A2：最大发射脉冲宽度T_t除以每个子码调制的载波周期数n1与 载波周期τ_c的积，获得最大发射脉冲宽度包含的子码个数n；

步骤A3：长伪随机序列长度N除以每个子序列长度n，获得发射完 一个长度为N的伪随机序列需要的脉冲重复周期个数m。

所述的处理方法，其所述步骤B)分组发射，是在雷达控制单元控制下， 从第一组子码序列开始依次发射长度为n的子码序列，m个脉冲重复周期 之后，再从第一组子码序列开始循环发射。

所述的处理方法，其所述步骤C)回波数据预处理，包括：