[发明专利]一种软件定义的调频连续波雷达系统及其发射信号调制与回波信号处理方法

权利要求书

1.一种软件定义的调频连续波雷达系统，其特征在于：包括软件定义信号源(101)，压控振荡器(102)，功分器(103)，射频发射放大器(104)，发射天线(105)，接收天线(106)，射频接收放大器(107)，混频器(108)，基带信号调理器(109)，软件定义信号处理器(110)；所述软件定义信号源(101)的输出端连接到所述压控振荡器(102)的信号控制端，所述功分器(103)包含一个输入端，和两个输出端分别命名为输出端A和输出端B，所述压控振荡器(102)的输出端连接所述功分器(103)的输入端，所述射频发射放大器(104)的输入端连接到所述功分器(103)的输出端A，所述射频发射放大器(104)的输出端连接所述发射天线(105)的输入端，所述射频接收放大器(107)的输入端连接到所述接收天线(106)的输出端，所述混频器(108)包含两个输入端，分别命名为输入端A和输入端B，以及一个输出端，所述混频器(108)的输入端A连接到射频接收放大器(107)的输出端，所述混频器(108)的输入端B连接到功分器(103)的输出端B，所述基带信号调理器(109)的输入端连接到混频器(108)的输出端，所述软件定义信号处理器(110)的输入端连接到基带信号调理器(109)的输出端；

所述软件定义信号源(101)，用于产生任意波形的调制信号c(t)；

所述压控振荡器(102)，用于在调制信号c(t)的控制下产生射频信号s(t)；

所述功分器(103)，用于将压控振荡器(102)输出的射频信号s(t)分为波形相同的两路信号，分别表示为s1(t)和s2(t)；

所述射频发射放大器(104)，用于将所述信号s1(t)放大后输出，相应输出信号表示为x(t)；

所述发射天线(105)，用于将所述信号x(t)向外辐射；

所述接收天线(106)，用于接收回波信号，表示为w(t)；

所述射频接收放大器(107)，用于放大所述回波信号w(t)，放大输出的信号为u(t)；

所述混频器(108)，用于将所述信号s2(t)与信号u(t)混频后输出信号为v(t)；

所述基带信号调理器(109)，用于将所述信号v(t)低通滤波后进行放大，输出信号为y(t)；

所述软件定义信号处理器(110)，用于采集与处理信号y(t)，并且根据所述信号y(t)计算目标距离信息；

所述软件定义信号处理器(110)对信号y(t)进行采集、分析处理，包括以下步骤：

步骤1：使用AD模块采集至少两个周期时长的信号；采集输出信号表示为：{r(1)，r(2)，...，r(N)}，其中N代表采样点数；

步骤2：检测在上述采集输出信号中，c(t)的非直流调制波形对应的接收信号的起点标号，然后从该点开始往后截取c(t)的一个周期时长的采样信号；

所述步骤2包括以下子步骤：

步骤2.1：将上述采集输出信号分解为多帧信号；

步骤2.2：计算每帧信号的平均幅值；

步骤2.3：使用三门限方法依次从第一帧信号开始进行检测，如果判决出当前帧信号的起点就是c(t)的非直流调制波形对应的接收信号的起点，则退出，否则继续检测下一帧信号；

所述的三门限分别是：

a.门限1是用来判断到当前帧为止，是否成功检测到高振幅波形；

b.门限2是用来判断到当前帧为止，是否成功检测到低振幅波形；

c.门限3是用来判断当前帧是否为异常帧，即当高振幅波形的震荡频率降低时，在过零点附近的帧表现出低振幅波形的特征；

三门限端点检测算法的具体实施方法如下：

初始化信号搜索起点k＝1，将三个统计量c1、c2、c3都初始化为0；

c1的作用是记录从第1次迭代到现在为止，信号帧平均幅度低于阈值H的累计次数；

c2的作用是记录从c1＞h1开始到现在为止，信号帧平均幅度高于阈值H的累计次数；

c3的作用是记录从c1＜h1开始到现在为止，信号帧平均幅度高于阈值H的累计次数；

提取从时刻k开始的长度为L的一帧信号{r(k)，r(k+1)，...，r(k+L-1)}；

依次更新c1、c2、c3；

其中阈值H的作用是区分当前帧属于高振幅部分还是低振幅部分；

若c3＞门限3表示当前帧为异常帧；

如果满足：c1＞门限1且c2＞门限2，则输出k作为回波信号的高振幅部分的起始端点p；

如果不满足上式，则将k增加1。