[发明专利]一种超宽带多目标的探测方法

说明书

本发明涉及一种chirp子脉冲频率步进信号合成超宽带获得目标距离速度的信号处理方法，包括对超宽带的时域合成及合成后的距离速度求解方法；硬件平台采用自主研发的雷达前端，其中包括LMX2594频率合成器，本发明算法将相参混频后的回波信号不进行脉冲压缩，而是将各个子脉冲进行相应的时域移动后，在时间轴上拼接，该方法可有效解决目标各散射点信噪比分布不均的问题。

技术领域

本发明涉及雷达信号处理技术领域，特别涉及合成超宽带以提高厘米波雷达分辨力目标探测的方法，具体涉及一种chirp子脉冲频率步进信号合成超宽带获得目标距离速度的信号处理方法。

背景技术

步进频信号是通过发射一组载频按规定步长变化的脉冲序列，通过数个窄带脉冲合成超宽带信号，通过时间换取大的带宽，最后通过信号处理综合形成高分辨率的二维像。chirp子脉冲频率步进信号的不同之处就在于将chirp信号作为步进频率的子脉冲，这种信号在保持步进频信号的发射能量和总带宽不变的情况下提高了数据利用率，而且这种信号降低了对系统瞬时带宽的要求。chirp子脉冲频率步进信号具有许多优于线性调频和频率步进信号的优点,但这是以增加信号处理的复杂程度为代价的,它既要像线性调频信号那样进行子脉冲的脉冲压缩,又要像频率步进信号那样进行逆傅里叶变换处理。由于线性调频子脉冲在脉压后包络为sinc函数,因此当一个距离单元内存在多个散射点时,采样输出不是各散射点回波的等权相加,而是存在包络函数的影响,这就使得每一个距离单元内只有一个散射点的回波获得最大信噪比,其余各散射点回波的信噪比都有所损失。而且，由于包络的影响较大的散射点能量还会泄露到邻近单元内，造成“鬼影”。

基于以上的问题，提出了一种方法，将相参混频后的回波信号不进行脉冲压缩，而是将各个子脉冲进行相应的时域移动后，在时间轴上进行拼接以此构成一个时宽带宽均为子脉冲之和的线性调频信号，通过合成多个这样的全带宽信号构成信号复帧，通过单个大带宽线性调频信号内的一维傅里叶变换获得距离维信息，通过帧间傅里叶变换获得速度维信息，该方法有效的解决了上述问题。

发明内容

一种基于chirp子脉冲频率步进信号合成多个大带宽调频脉冲信号并组合形成复合帧分别在帧间脉冲内进行信号处理以实现求解目标一维距离像、提高雷达距离分辨率的方法，该方法旨在合成超宽带调频脉冲以提高距离分辨率并且能够去除脉冲压缩方法会导致的包络展宽和“鬼影”现象。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：主要采用的硬件平台为自主研发的雷达前端其中的频率合成器为LMX2594，LMX2594是一款高性能、宽频带合成器，无需内部倍频器就能产生10MHz到15MHz的任何频率，因此无需使用谐波滤波器，快速校准算法允许改变频率快于20μs。射频收发系统由发射链路和接收链路组成。发射链路首先由频率合成器输出信号，经过数字可变增益放大器后输入到功率放大器，功率放大器经过放大后输入到发射天线；接收链路是零中频接收机方案，接收天线接收到回波信号由两级低噪声放大器放大后输入到混频器，混频器将放大器输出的射频信号和频率合成器输出的本振信号混频后得到两路中频信号，两路中频信号经过带通滤波器滤除带外信号，再经过中频放大电路放大后达到AD采集的要求。

整个子脉冲合成大带宽调频脉冲及目标距离和速度求解过程是：先将子脉冲串中各个子脉冲进行时域搬移，上采样之后在时域进行拼接叠加，合成全带宽信号，通过对合成后的大带宽调频脉冲信号做一维傅里叶变换求得目标的距离像，将多个合成的全带宽信号构成雷达信号复帧，通过对帧间傅里叶变换的求解，获得目标速度信息。

本发明解决其技术问题所采用的算法包括以下步骤：

(1)对相参混频后的信号进行过采样，与相应的宽带宽脉冲相比，窄带宽脉冲自然以较低的速率采样，为了保证窄带合成的宽带信号不失真，需要对其进行过采样处理，然后将子脉冲进行时移。

(2)将时移后的子脉冲进行时移后拼接，时移的大小根据每个小脉冲带宽及调频率计算可得1≤i≤N，其中i为第几个子脉冲，N为子脉冲个数，f_step为步进频率。