[发明专利]一种基于apFFT相位差的雷达信号频率计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及到精密雷达测频，测距领域。

背景技术

目前，精密雷达测距方法已经很成熟了，包括RIFE法，能量重心算法，FFT细化法。apFFT算法是对传统FFT算法改进，近几年，随着对apFFT深入研究，apFFT越来越多的运用在信号处理算法中，并且具有FFT不具备的“相位不变性”等优良性能。传统apFFT相位差测频算法的本质就是利用这一特性得到信号的相位值。并且由于相位差值与频率、距离成正比关系，从而得到频率、距离估计。由于“相位模糊”问题，传统方法对某些频率信号的相位差测量不准确，导致工程里不能直接运用传统方法。

发明内容

本发明针对背景技术的不足之处，改进设计了一种基于apFFT相位差的雷达信号频率计算方法，高稳定性，高精度的特点，并且抗噪性能好，可以大量运用于精密雷达信号频率测量上。

本文提出一种基于apFFT相位差的精密测量雷达估计校正算法，解决了上述问题。

由公式(1.1)

可以得出以下结论，要想除掉相位模糊现象，则Δθ的值在[-π,π]，延迟Δt需在一定范围内。取Δt＝Δt₁＝1/f_s能够满足不模糊的要求，但是因为Δt₁很小，所以测频精度很低；解决测频精度低的问题，采取不断迭代与比较方法来提高精度通过；将X₀(m)延迟4Δt₁后求apFFT得到arg[X_d(m)],通过计算得到Δφ₄。其中-1/2≤Δφ₄≤1/2。Δφ₄作为估测值的小数部分；对4倍Δφ₁求整得到估测值的整数部分用，用式1.2得到延迟4Δt₁的相位差估计值

Δφ_4final＝[Δφ₁×4]+Δφ₄ (0.2)

[]是取整符号。将式1.2得到的结果直接作为最终结果可能会引来误差。由于噪声的影响以及取证符号截断问题会导致求出的Δφ_4final可能有±1的误差。此时就需要判断到底是否取整部分的值是否正确。判断方法如下：若|Δφ_4final-4×Δφ₁|≤0.4，则保持Δφ_4final不变；若不满足，则Δφ_4final＝4×Δφ₁。同理，可以得到Δφ_16final，Δφ_64final，Δφ_256final。最终估测频率为

因而本发明的技术方案是：一种基于apFFT相位差的雷达信号频率计算方法，该方法包括：

步骤1：将回波与发射波混频后经过滤波器，得到差频信号X₀(m)；

步骤2：差频信号X₀(m)分别延迟Δt₁,2Δt₁,3Δt₁,4Δt₁,16Δt₁,64Δt₁,256Δt₁后对应得到X₁(m)，X₂(m)，X₃(m)，X₄(m)，X₁₆(m)，X₆₄(m)，X₂₅₆(m)信号，然后对各信号加上汉宁双窗后做apFFT得到其相位值；

步骤3：将X₀(m)，X₁(m)，X₂(m)，X₃(m)，X₄(m)中相邻信号的相位两两作差，得到的相位差值，再求出平均相位差值，并与2π进行同余运算得到Δφ₁；