[发明专利]一种改善NLFM信号多普勒容限问题的方法

说明书

本发明涉及一种改善NLFM信号多普勒容限问题的方法，属于雷达信号处理技术领域。改善NLFM信号多普勒容限问题的方法，是针对存在多普勒频移的NLFM信号脉压性能和脉压波形主瓣峰值时延问题提出的解决方法。一方面，采用谱修正滤波对信号脉压性能进行改善，通过使谱修正滤波输出为理想窗函数来设计谱修正滤波器，从而大幅度抑制了存在多普勒频移的NLFM信号脉压结果旁瓣电平。另一方面，针对多普勒频移带来的波形主瓣峰值时延问题，通过对正负调频函数下脉压波形的主瓣峰值时间取均值来求回波信号的真实峰值位置，避免了多普勒频移对雷达测距的影响。

技术领域

本发明属于雷达信号处理技术领域，具体地说是一种改善多普勒频移下NLFM信号脉压性能和脉压波形主瓣峰值时延问题的方法，该方法主要用来降低存在多普勒频移的NLFM信号脉压结果旁瓣电平，同时解决脉压波形主瓣峰值时延问题，避免多普勒频移对雷达测距的影响。

背景技术

相较于LFM信号，NLFM信号在设计过程中直接将加权网络的作用转移到了NLFM信号的发射和接收系统中，脉压时无需进行加权滤波就能获得较低的信号旁瓣电平，且避免了由加权引起的SNR损失，因此近年来被广泛应用。但NLFM信号最大的问题是多普勒性能较差，当回波信号中存在较大的多普勒频移时，脉压波形主副瓣比会大大增加，主瓣两边波形不对称，同时主瓣峰值时间会出现相应时延，且随着多普勒频移的增大，这种现象逐渐明显。

针对存在多普勒频移的NLFM信号脉压性能问题，有人提出通过采用多项式拟合的方法来设计非线性调频信号波形，并分析了此方法设计的NLFM信号多普勒容限，实验结果表明，在一定条件下该信号可获得较宽的多普勒频移范围，当多普勒频移为10KHz时，脉压结果第一旁瓣电平为-29.14dB，这一数据在很多情况下并不能满足实际需求。也有人提出通过交换脉冲压缩与FFT的顺序，在频域的各滤波器组分别对脉压系数进行多普勒频移补偿来改善NLFM信号的主副瓣比对多普勒的敏感性和信噪比损失，但该方法的计算量较大。

针对存在多普勒频移的NLFM信号脉压波形主瓣峰值时延问题，考虑到多普勒频移下LFM信号的脉压结果也存在此类问题，目前最常用的方法是利用上升下降调频多普勒补偿算法来消除多普勒频移对线性调频脉冲压缩雷达距离测量的影响，通过上升调频和下降调频的两个时延平均值来求目标回波的真实时延。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种改善NLFM信号多普勒容限问题的方法。

技术方案

一种改善NLFM信号多普勒容限问题的方法，其特征在于包括两部分：采用谱修正滤波对信号脉压性能进行改善，通过使谱修正滤波输出为理想窗函数来设计谱修正滤波器，从而大幅度抑制了存在多普勒频移的NLFM信号脉压结果旁瓣电平；针对多普勒频移带来的波形主瓣峰值时延问题，通过对正负调频函数下脉压波形的主瓣峰值时间取均值来求回波信号的真实峰值位置，避免了多普勒频移对雷达测距的影响。

本发明进一步的技术方案：抑制旁瓣电平具体步骤如下：

S1：根据下式得到存在多普勒频移的NLFM信号匹配滤波器h(t)：

h(t)＝s^*(-t)

其中，s(t)为多普勒频移的NLFM信号，a(t)表示幅度函数，表示相位函数。

假设多普勒频移为f_d；

S2：结合下式以及hamming窗函数频谱可以得到谱修正滤波器h′(t)：

h′(t)＝h(t)*w(t)

S3：对多普勒频移下的NLFM信号s(t)和谱修正滤波器h′(t)作卷积运算，就能得到谱修正滤波后NLFM信号的脉压结果：