[发明专利]一种基于高斯插值提高雷达测距精度的方法

说明书

本发明涉及一种基于高斯插值提高雷达测距精度的方法，属于脉冲法雷达测距技术领域。利用先验信息，在采样率、带宽和窗函数选定且先不加噪声的前提下，选择较高的参考采样率将3dB波束宽度的回波脉压结果拟合为高斯分布函数时，在回波脉压结果中只取最大值和次大值采样点，将其采样时间用真实采样率归一化为采样时间单元，结合先验信息得到的方差值便可作高斯插值处理，估计出拟合高斯分布函数的均值，即为回波峰值出现的采样时间单元，再通过简单的计算转换就能求出回波峰值时间，以此达到减小距离量化误差的目的。仿真结果表明，该方法可以显著提高雷达的测距精度。

技术领域

本发明属于脉冲法雷达测距技术领域，具体地说是一种提高雷达测距精度的高斯插值方法，用于减小雷达测距时的距离量化误差，提高雷达测距精度。

背景技术

雷达的最基本任务是探测目标并测量目标的距离，即利用目标对电磁波的反射来发现目标并对目标进行定位，而测距精度是雷达的重要性能指标之一。

无线电波在均匀介质中以固定的速度直线传播(在自由空间传播速度约等于光速)，则目标至雷达站的距离可以通过测量电波往返一次所需的时间得到，时间就是回波相对于发射信号的延迟，因此，测量目标的距离就是要精确测定延迟时间。根据雷达发射信号的不同，测定延迟时间通常可以采用脉冲法、频率法和相位法。

脉冲法测距是对目标回波作脉压处理后，根据功率谱曲线找到最大值点对应的距离单元号来确定目标距离。但受到采样率的约束，雷达处理分辨率有限从而造成不可避免的测量误差，降低测距精度。同时考虑到采样率过高会使运算量增大，工程上难以实现，且采样率增加只是减小了量化误差带来的影响，而不一定会提高测距精度，故研究减小距离量化误差的方法是研究雷达测距技术的一项重要内容。

传统的抛物线插值方法，需要脉压结果主瓣内的三个采样点，这样就有一个采样点的SNR较低，与实际模型失配，产生较大误差，另一方面，抛物线插值方法的计算量较大，会造成时间资源的浪费。

发明内容

要解决的技术问题

解决了现有技术在插值过程中选取的采样点数过多带来的模型失配问题，本发明提出一种基于高斯插值提高雷达测距精度的方法，通过在回波脉压结果的主瓣内只取最大值和次大值采样点来作高斯插值处理，减小距离量化误差的。

技术方案

一种基于高斯插值提高雷达测距精度的方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：给定工程中选择的时宽T、带宽B、采样率f_s1以及窗函数信息，在不加噪声的情况下，通过在采样率f_s2下仿真分析对设计好的波形作脉冲压缩处理，将采样时间用真实采样率f_s1归一化为采样时间单元；选择两个采样时间间隔2*1/f_s1内脉压波形的采样时间单元数据和幅度数据作高斯函数拟合，得到拟合高斯分布的概率密度函数，即得到了确定的方差值；

步骤2：对加入高斯白噪声后真实采样率下脉压结果3dB波束宽度内的最大值和次大值采样点作高斯插值处理，得到拟合高斯分布函数的均值，也就是回波峰值对应的采样时间单元；具体如下：

高斯分布概率密度函数的一般表达式：

其中，t₀表示高斯分布的均值，σ表示高斯分布的方差；假设实际得到的两个采样点幅值分别为y₁和y₂，对应的采样时间单元分别为t₁和t₂，则有：

化简上式可以得到t₀的表达式为：