[发明专利]多径环境下基于时间反演的雷达测速方法

说明书

本发明公开了一种多径环境下基于时间反演的雷达测速方法，主要解决现有技术在多径环境下回波信号信噪比低测速性能差的问题。其实现方案是：发射脉冲串信号，获得雷达回波数据；对回波数据能量归一化并进行时间反演得到时反信号；重发时反信号得到时反回波信号；对时反回波信号进行脉冲压缩处理和多普勒滤波，得到运动目标的多普勒频率，利用目标多普勒频率和目标径向速度的关系求出目标径向速度。本发明将回波信号进行能量归一化时间反演并重新发射，使时反信号在目标处形成能量积累，提高了时反回波信噪比，有效改善了雷达测速性能，可用于对低空多径环境目标的速度测量。

技术领域

本发明属于雷达技术领域，特别涉及目标速度测量，具体是一种多径环境下基于时间反演的雷达测速方法，可用于对低空多径环境目标的速度测量。

背景技术

雷达在海面低空环境测量目标速度时会受到多径效应的影响，即雷达接收到的回波包括来自目标的直达波信号和来自反射面反射的多径波信号。当直达波信号与多径波信号叠加之后，最终形成的信号在幅度和相位上都不同于直达波单路照射进入接收机的信号，矢量叠加信号的幅度低于直达波信号的幅度。多径效应导致回波信号幅度衰减，降低回波信号信噪比。在多径环境下，若使用传统的脉冲积累方法测速，受到多径和噪声的影响，回波信号信噪比低，测速精度低，无法准确对目标进行速度估计。

针对多径效应对雷达在海面低空环境目标速度测量的影响，现有的方法主要从空域和时域两个方面抑制多径信号来获取目标的真实速度信息。在空域方面，通过设计合理的天线位置或者控制天线方向图指向，使得多径信号无法进入雷达接收天线，这种方法虽说在一定程度上可以抑制多径效应的影响，但无法适用于所有情况，且实现成本较高，灵活性较差。在时域方面，可以利用窄相关等技术，但会引入估计误差。

综上，现有技术中的脉冲积累速度估计方法，由于受到多径效应的影响，在低信噪比情况下其精度较低，而通过空域和时域的方法对多径进行抑制，又存在着成本较高、适用范围小的问题。

发明内容

本发明的目的是针对上述方法的不足，提出一种基于时间反演的雷达测速方法，以有效利用多径信息提高回波信号的信噪比，改善雷达测速性能。

为实现上述目的，本发明的技术方案包括如下：

(1)雷达产生线性调频脉冲串信号s(t)并发射到环境中，得到雷达回波信号s_r(t)；

(2)将雷达回波信号s_r(t)进行能量归一化并进行时间反演处理，得到雷达时反信号

(3)将时反信号重新发射到环境中，得到时反回波信号为

(4)对时反回波信号依次进行混频、滤波处理，脉冲压缩处理和多普勒滤波，得到运动目标沿直达波方向的回波信号多普勒频率f_d1和沿多径波方向的回波信号多普勒频率f_d2；

(5)根据运动目标沿直达波方向回波信号的多普勒频率f_d1，求出目标径向速度v_d：其中λ是发射信号的波长，完成多径环境下基于时间反演的雷达对目标速度参数的测量。

本发明与现有技术相比，具有以下优点：

一、提高了回波信号的信噪比。

在多径环境下，受到噪声的影响，若信噪比过低，会导致目标检测性能下降。本发明将回波信号进行时间反演并重新发送到环境中，通过时间反演使时反信号对信道产生自适应聚焦效果，增强了时反回波的信噪比。

二、提高了多径信息的有效利用。

为减弱多径效应对测速的影响，传统方法采取抑制多径效应的方法，本发明将雷达接收回波信号进行时反重发，有效利用了多径信息进行速度估计，不仅成本较低，且适用于各种延迟多径的情况。

三、提高了测速性能。