[发明专利]基于FPGA的伪码调相线性调频复合系统测速方法

说明书

本发明公开了一种基于FPGA的伪码调相线性调频复合系统测速方法，包括：回波信号和本地耦合调频信号混频，通过低通滤波器得到包含多普勒、差频、伪随机码频率的中频信号，去除高频本振频率；根据伪随机码的双极性，将中频信号和本地伪码延迟码混频，去除伪码双极性；由调制信号发生器中产生n倍频的调制频率，对第二次混频后的信号进行采样，从差频中提取出多普勒频率，由多普勒频率和速度的公式，得到速度信息。本发明运用码元消除法，再经过相关信号处理方法，最终提取多普勒频率进行测速，该方法在提取速度信息的同时，还能够提高数据精度。

技术领域

本发明涉及信号系统探测技术，具体涉及一种基于FPGA的伪码调相线性调频复合系统测速方法。

背景技术

伪码调相线性调频复合系统作为一种常见的复合系统，在低空性能、功能实现等方面更加完善。主要过程是发射由伪随机码调相后的线性调频复合信号，利用回波信号中的延时码和本地伪码相关实现测距，并提取回波信号中的多普勒信息实现测速。但是由于中频信号中包含高频伪码，不能直接滤波提取多普勒频率和差频。目前针对复合系统测速的研究并不多。

应涛在《伪码调相锯齿波线性调频复合引信信号处理技术研究》中提到在硬件实现时，使用检波器将中频信号提取包络后，提取多普勒频率实现测速。但是该方法在硬件实施时，实现条件苛刻，而且效果不理想，信号失真度大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于FPGA的伪码调相线性调频复合系统测速方法。

实现本发明目的的技术方案为：一种基于FPGA的伪码调相线性调频复合系统测速方法，包括以下步骤：

数据预处理：回波信号和本地耦合调频信号混频，通过低通滤波器得到包含多普勒、差频、伪随机码频率的中频信号，去除高频本振频率；

伪码极性转换：根据伪随机码的双极性，将中频信号和本地伪码延迟码混频，去除伪码双极性；

欠采样：由调制信号发生器中产生n倍频的调制频率，对第二次混频后的信号进行采样，从差频信号中提取出多普勒频率，由多普勒频率和速度的公式，得到速度信息。

进一步的，数据预处理后的中频信号U'_m(t)和本地延迟信号U_m(t)混频：

U_R(t)＝U'_m(t)×U_m(t)＝m(t-τ)m(t-τ₀)cos(2π(f_d-kτ)t)

其中，m(t)为伪随机码信号，τ为回波延时时间，τ₀为本地延时时间，f_d为多普勒频率，kτ为差频频率；

根据伪码的双极性特点，即伪随机码呈现出具有周期性的(1,-1)变换，当回波信号和本地延迟码混频时，不会改变差频频率，而伪随机码同步部分会由同极为正的方式消除伪随机码的干扰，不同步部分则会产生更加高频的杂波信号。

进一步的，采用欠采样方法从差频信号中提取多普勒频率，具体为：

忽略不规则区的理想差频信号为：

cos(Δφ)＝cos(2πf₀τ)cos(2πΔFf_mτt)-sin(2πf₀τ)sin(2πΔFf_mτt)

为当前时刻的相位，f₀为载波频率，ΔF为调制频偏，f_m为调制频率；

根据傅里叶级数分解可以得到：