[发明专利]一种交替优化搜索脉组参差中重频PD系统设计方法

摘要

本发明提出一种交替优化搜索脉组参差中重频PD系统设计方法，按照“参差+抖动”的设计方式，采用交替优化搜索的方法实现中重频PD系统参差脉组设计，一共设计4对脉组，每对脉组通过重复周期抖动实现距离解模糊，两两之间通过参差实现距离补盲，4对同时使用实现速度补盲；本发明方法以距离‑速度覆盖最大为原则，兼顾单次扫描周期内距离解模糊和补盲、扫描周期间速度补盲或解模糊的灵活性，可以在一个天线周期内发射4对脉组同时完成距离解模糊/补盲、速度补盲，也可以在天线扫描周期间循环发射1/2#和3/4#两对脉组、5/6#和7/8#两对脉组，在单周期内实现距离解模糊和补盲，在周期间实现速度补盲。

主权项

1.一种交替优化搜索脉组参差中重频PD系统设计方法，其特征在于：步骤一：设定基本参数；设中重频PD模式雷达探测最大距离为R_max，最大目标速度为V_max，根据距离模糊次数N_amb设定中重频PD模式脉冲重复频率变化范围为PRF∈[PRF_min,PRF_max]，则脉冲重复周期取值范围为PRI∈[PRI_min,PRI_max]，其中PRI_min＝1/PRF_max，PRI_max＝1/PRF_min，平均重复周期为PRI_ave＝(PRI_min+PRI_max)/2；设雷达发射平均占空比为D_ave，最大占空比为D_max，则可计算发射脉冲宽度为τ＝min(PRI_aveD_ave,PRI_minD_max)，其中min()为取小运算；设雷达采样率为F_s，则一个距离单元为ΔR＝C/(2F_s)，其中C为光速，设一对脉组重复周期抖动量为N_jit个距离单元对应的时间，即脉组重复周期抖动量其中为向上取整运算；步骤二：计算脉组内相参脉冲个数与多普勒滤波器组设计；在确定脉宽后，根据雷达探测距离要求确定脉组内相参脉冲个数，当增加相参脉冲个数使雷达威力覆盖能满足作用距离要求时，以此时脉冲个数为脉组内相参脉冲个数；当确定相参脉冲个数后，采用数字综合多普勒滤波器组设计方法，根据设定的杂波谱宽和滤波器副瓣电平逐通道进行多普勒滤波器设计；在滤波器组设计后，以归一化响应‑3dB为门限，计算单组滤波器组归一化频率覆盖范围为ρvis；步骤三：计算第一对抖动脉组重复周期；根据雷达探测距离R_max，考虑到距离解模糊余量，取一个脉冲宽度对应的距离R_min＝Cτ/2，以距离(R_max+R_min)计算距离不模糊时对应的最小重复周期为PRI_na＝2(R_max+R_min)/C，根据设定的距离模糊次数N_amb，取第一个脉组重复周期为则第一对的2#脉组重复周期为PRI₂＝PRI₁+T_jit；步骤四：计算第二对脉组重复周期；在第一对脉组重复周期确定后，在[PRI_min，PRI_max]范围内搜索3#脉组重复周期PRI₃，搜索的准则是，第一对脉组和第二对脉组同时使用时，在距离覆盖率最大的条件下，使第一对脉组和第二对脉组速度覆盖率最大的重复周期为PRI₃，则对应4#脉组重复周期为PRI₄＝PRI₃+T_jit；以距离单元ΔR对距离范围进行量化R_t∈[0,R_max+R_min]，距离单元总数为以设定的最小速度间隔ΔV对速度范围V_t∈[0,V_max]进行量化，速度单元总数为对于任一个重复周期PRI_i，设PRF_i＝1/PRI_i，对于每个距离单元R_t，距离覆盖条件为mod(2R_t/C,PRI_i)＞τ，其中mod()表示取余数运算，对于每个速度单元V_t，速度覆盖条件为|mod(2V_t/λ,PRF_i)/PRF_i‑0.5|＜ρ_vis/2，其中λ为波长，设距离覆盖单元个数为N_{R_C}，速度覆盖单元个数为N_{V_C}，则重复周期PRI_i的距离覆盖率为N_{R_C}/N_{R_All}，速度覆盖率为N_{V_C}/N_{V_All}；步骤五：计算第三对和第四对脉组重复周期；在确定了第一对1/2#和第二对3/4#脉组的重复周期后，第三对5/6#和第四对7/8#脉组重复周期的选取原则是，第三对和第四对重复周期独立使用时距离覆盖最大，且在第三对和第四对重复周期速度覆盖率满足设定值时使四对重复周期距离‑速度覆盖最大；设5#脉组和7#脉组重复周期分别为PRI5和PRI7，对应6#脉组和8#脉组重复周期分别为PRI6＝PRI5+Tjit和PRI8＝PRI7+Tjit，对于任一个重复周期PRIi，设PRFi＝1/PRIi，对于每个距离单元Rt和速度单元Vt，距离‑速度覆盖条件为mod(2Rt/C,PRIi)＞τ且|mod(2Vt/λ,PRFi)/PRFi‑0.5|＜ρvis/2，设距离‑速度覆盖单元个数为NRV_C，则重复周期PRIi的距离‑速度覆盖率为NRV_C/(NR_AllNV_All)；定义优化搜索函数为：其中γRV为四对脉组距离‑速度覆盖率，mean(PRI1‑8)为四对脉组重复周期均值，α为加权系数；设四对脉组距离‑速度覆盖率最低门限为β1，第三对和第四对脉组速度覆盖率最低门限为β2，在满足门限β1和β2的范围内优化搜索函数最大值对应的结果即为PRI5和PRI7；步骤六：验证中重频PD参差脉组参数选取的正确性；以搜索的四对脉组重复周期计算距离范围Rt∈[0,Rmax+Rmin]和速度范围Vt∈[0,Vmax]内每个单元是否满足距离‑速度覆盖，画出距离‑速度覆盖图验证中重频PD参差脉组重复周期选取的正确性。