[发明专利]基于调变脉冲序列的高精度测距雷达的模糊处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其涉及一种基于调变脉冲序列的高精度测距雷达的模糊处理方法。

背景技术

雷达是一种利用无线电波来测定物体位置的无线电设备，电磁波同声波一样，根据遇到障碍物的回波信号，在雷达的接收机确定目标的大小、运动特征等，利用电磁波反射特性实现距离目标的测量等工作。工作波长越短的电磁波，其粒子性越明显，传播的直线性越好，反射性能越强。反之，雷达的工作波长越长，其波动性则越明显，衍射效应则更加明显。通常雷达用的是微波波段的无线电波，今年来也有激光雷达的出现，采用光频率波段实现雷达的功能。雷达通过测量发射脉冲与回波脉冲之间的时间差来确定实际距离，电磁波以光速传播，具有较高的定位精度。目标的方位确定可以利用天线的尖锐方位波束测量，根据仰角和距离确定目标高度。根据多普勒效应，雷达还能够测量目标和测量雷达之间的相对运动来完成目标的速度测量，对于运动的物体其反射的回拨信号的频率与雷达发射频率不同，两者的差值称为多普勒频率，运动速度越高的物体，其多普勒频率偏移越明显。从多普勒频率中可提取的主要信息之一是雷达与目标之间的距离变化率。当目标与干扰杂波同时存在于雷达的同一空间分辨单元内时，雷达利用它们之间多普勒频率的不同能从干扰杂波中检测和跟踪目标。利用雷达可以探测飞机、舰艇、导弹以及其他军事目标，除了军事用途外，雷达在交通运输上可以用来为飞机、舰船导航，在天文学上可以用来研究星体，在气象上可以用来探测台风，雷雨，乌云。

雷达在选择使用的波形时，通常会根据需要完成的任务不同而不同，需要考虑不同实现方法的软件和硬件方面的开销成本综合而定。雷达系统可以采用CW(Continuous Waveforms，连续)波或者脉冲波，其中CW可以是调制后也可以是未调制的波形，而具体的调制方法可以采用模拟的方式也可以采用数字的方式。无论采用何种波形以及调制方式，都需要能够了解该波形的功率谱密度，才能够确定距离和多普勒偏差的测量解析度。在测量远距离物体时，可以通过探测序列信号的回波信号来确定，但是在测量时，会面临针对某一频率的电磁干扰，因此可以采用多种频率通过跳频的方式完成雷达的目标测量工作。但是，步进式频率调变测量方法会产生一段范围内的模糊距离，该距离的大小和具体的频率调变步长相关。而且，该调变距离也会影响到目标定位的解析度，二者形成了一对儿矛盾，类似于测不准原理。由于模糊的原因，该方法不能够得到较好的定位精度。本发明通过多次脉冲扫描的方式，通过频率和脉宽的综合调节，完成目标的快速、精准的定位。

综上所述，通过对于可调脉宽序列的高精度测距雷达中的模糊问题的处理，能够同时提高常规雷达的抗干扰性，在不影响该抗干扰性能的前提下能够提高测量雷达的精度，通过雷达的发射信号调整和雷达回波信号的处理即可实现本发明所述方法，对现有的设备改动较小。考虑到前述情况，存在克服相关技术中不足的需要。

发明内容

本发明实施例要解决的技术问题是提供一种基于调变脉冲序列的高精度测距雷达的模糊处理方法，通过线性频率调节步长的动态调整，实现长距离的高精度定位，并将速度变化和多普勒频移相关，利用谱分析的方法确定相应的频率分辨图样。可以解决模糊距离长短和分辨能力高低之间的矛盾，同时给出了调变脉冲序列测量的完整实现流程。

本发明所给出的基于调变脉冲序列的高精度测距雷达的模糊处理方法，可以应用于基于高精度探测的各种场景。利用成熟的信号处理方法，对回波信号进行解析和分析，从而快速完成定位。具体包括：

可变脉宽的变频探测序列分辨率确定方法，针对雷达回波信号的相邻脉冲叠加区域进行分析，确定所能分辨的最小目标尺寸差异，通过傅里叶变换实现频率漂移量的测定。

雷达脉冲序列中的模糊问题处理方法，给出了基于脉冲宽度、脉冲频率以及时间三维跳跃式实现方案，对目标运动所形成的回波信号的频率谱进行分析，提取相关的信息量。借助于本原根的概念，实现脉冲序列在信号空间的均匀分布。针对多径信号的特有场景，结合对于方向图与目标运动相关特性的分析，在雷达接收机进行相位偏差消除。

本发明还给出了完成的调变脉冲序列探测的高精度定位流程，针对多普勒效应下进行信号的谱分析，首先通过微小步长的长距扫描定位远距离的目标，再逐渐倍频调节频率步长逼近最小模糊距离，最后完成非模糊的高精度定位。其中，对于非匀速物体的速度矢量进行分解，实现针对目标位置估计的相位消除。所用超外差接收系统中引入自适应低通滤波器窗口调整装置，实现动态回波数据采集和滤除功能。