[发明专利]一种伪码调制连续波雷达回波的高动态载波相位跟踪方法

说明书

本发明公开了一种伪码调制连续波雷达回波的高动态载波相位跟踪方法，本方法的原理是采用锁频环并联锁相环，所述锁频环用于对所述伪码调制连续波雷达的回波数字中频信号进行载波频率跟踪，从而消除高动态载波信号中的高阶动态分量；并且对锁频环进行锁定判决，利用锁频环的锁定判决结果，在锁频环锁定的情况下对锁相环进行锁定判决，使锁相环工作在较低动态下，从而实现对伪码调制连续波雷达的回波数字中频信号进行载波相位的高精度跟踪。该方法充分发挥锁频环具有良好的动态跟踪能力、锁相环具有良好的载波相位跟踪精度的特点，能够有效解决在载体高机动调姿变轨引起探测信号严重非平稳下的高动态、非平稳载波信号的精密跟踪难题。

技术领域

本发明涉及微波雷达测量技术领域，具体涉及一种伪码调制连续波雷达回波的高动态载波相位跟踪方法。

背景技术

在高动态环境下，由于多普勒频移的时变性，采用锁相环对载波相位进行跟踪具有较高的相位跟踪精度，但锁相环存在动态跟踪性能弱的不足；锁频环具有较好的多普勒频率动态跟踪性能，但存在相位跟踪性能弱的不足。为解决这一矛盾，2010年邓晓东和孙武在《现代防御技术》第38卷第4期第137-141页发表的《基于FLL+PLL的载波跟踪环路设计》提出了一种锁频环与锁相环相结合的载波信号跟踪环路，首先通过锁频环对载波频率进行跟踪，当锁频环滤波器输出小于一定阈值后，切换至锁相环对载波相位进行跟踪，当锁相环滤波器输出大于一定阈值后，重新切换至锁频环进行频率跟踪。该方法在一定程度上改善了动态跟踪能力与载波相位跟踪精度，但一方面由于锁频环与锁相环频繁切换环路结构与参数发生变化而产生较大的瞬态误差，另一方面这种环路结构在动态应力持续存在的场景下将长时间工作在单锁频环状态，造成载波相位跟踪性能的降低。

可见现有的方法无法解决高动态、低信噪比下的载波相位精密跟踪。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种伪码调制连续波雷达回波的高动态载波相位跟踪方法，能够在保持环路动态跟踪性能的同时，有效提高高动态、低信噪比下的载波相位跟踪精度。

为达到上述目的，本发明的技术方案为：一种伪码调制连续波雷达回波的高动态载波相位跟踪方法，采用锁频环并联锁相环，锁频环用于对伪码调制连续波雷达的回波数字中频信号进行载波频率跟踪，锁相环用于对伪码调制连续波雷达的回波数字中频信号进行载波相位跟踪。

锁频环执行如下步骤：

获取预测的多普勒频率，对伪码调制连续波雷达的回波数字中频信号进行数字正交下变频处理和积分清除处理，获得锁频环积分清除结果。

利用锁频环积分清除结果进行频率鉴别；频率鉴别结果进入锁频环路滤波器，获得锁频环路滤波结果。

锁频环路滤波结果与预测的多普勒频率、锁频环载波数字控制振荡器NCO的固定频率字偏置相加后控制锁频环载波NCO，产生用于锁频环数字正交下变频处理的互为正交的I、Q两路正弦信号。

锁频环中增加锁频环锁定判决模块，锁频环锁定判决模块用于，对频率鉴别结果进行判决并设置锁频环锁定计数器计数，具体步骤如下：

设置锁频环初始状态为未锁定；设置锁频环锁定门限和锁频环失锁门限，锁频环锁定门限小于锁频环失锁门限，当频率鉴别结果小于锁频环锁定门限时，锁频环锁定计数器加1；当频率鉴别结果大于锁频环失锁门限时，锁频环锁定计数器减1；锁频环锁定计数器以预设的初值M_init开始计数，当锁频环锁定计数器的计数值递增到预设的锁频环计数上限M_lock时，判决锁频环锁定；当锁频环锁定计数器的计数值递减到预设的锁频环计数下限M_unlock时，判决锁频环失锁。

锁相环执行如下步骤：

对伪码调制连续波雷达的回波数字中频信号进行载波剥离和码剥离，然后进行积分清除，获得锁相环积分清除结果。