CN104914413A - 一种随机序列线形调频信号加窗脉冲压缩方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种随机序列线形调频信号加窗脉冲压缩方法，利用随机序列线形调频信号的频域与时域分布规律，通过频域校正的方法对随机序列线形调频信号进行序列重排，将其波形恢复为一个标准线形调频信号，再采用传统的加窗和脉冲压缩方法进行处理，可以获得较好且稳定的脉冲压缩性能，对随机序列线形调频信号的随机序列变化不敏感。本发明可适用于各种随机序列线形调频信号的脉冲压缩处理。

Description

一种随机序列线形调频信号加窗脉冲压缩方法

技术领域

本发明属于雷达信号处理技术领域，具体为一种随机序列线形调频信号加窗脉冲压缩方法。

背景技术

为了解决在雷达的距离分辨力与平均功率两者之间的矛盾，得到较高的测距测速精度和距离速度分辨力，脉冲压缩技术在现代雷达***中得到了广泛的应用。脉冲压缩雷达既能保持窄脉冲雷达所具有的高距离分辨力，又能获得宽脉冲雷达的强检测能力，并且抗干扰能力强。不同的波形具有不同的脉冲压缩性能，目前在军用雷达领域，最常见的雷达波形信号形式为线性调频信号和相位编码信号。线性调频信号优点是能实现较宽的带宽，对多普勒频率不敏感，缺点是脉冲压缩旁瓣较高，需要加窗，波形资源较少，调制规律单一，容易被识别和预测；相位编码信号脉冲压缩后旁瓣较低，有利于实现低截获性能，而且波形资源丰富，缺对多普勒频移敏感，难以实现大带宽信号。现有线形调频信号和编码信号脉冲压缩仿真结果如图1和图2所示。

为了解决这些问题，学术界提出多种改进波形设计，希望能够兼顾两者优点、弥补各自的缺陷。随机序列线形调频信号就是其中一种信号形式。

随机序列线性调频信号，该信号比较接近和离散频率编码信号(DFCW)。该信号构筑方式为，先构筑一个标准线性调频信号F(x)，并将信号均匀分为N个小段f_n(x)，每段为一个码元，其编号为1～N，再构筑一个值域为1～N的随机序列，根据序列内每个元素的值，依次将对应码元重新组合起来，就实现新的波形样式。随机序列线形调频信号的构筑模式如图3。

随机序列线性调频信号具备丰富的码源资源，设信号的序列分段数目为N，则可知信号码源数目为N！。以分段数为5的随机序列线性调频信号为例，其码源个数为120。随机序列线性调频信号可以表示为：

$s\left(t\right)=\underset{n=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{u}_n\left(t\right)v_n\left(t\right),t\∈(0,N{t}_p)$

v_n(t)＝exp(j2πf_c(t+(c_n-n)t_p)+jπk(t+(c_n-n)t_p)²)

其中N为码元分段个数；t_p为码元分段长度；c_n为随机序列；k为信号调频率；f_c为信号载频，j为虚数符号。

但随机序列线性调频信号并不适用传统的脉冲压缩方法，如图4和图5所示，采用传统的脉冲压缩方法，其脉冲压缩后旁瓣远高于标准线形调频信号，因此限制了随机序列线形调频信号的实际应用。

发明内容

为解决随机序列线性调频信号不适用传统的脉冲压缩方法的问题，本发明设计了一种脉冲压缩处理方案，利用随机序列线形调频信号的频域与时域分布规律，通过频域校正的方法对随机序列线形调频信号进行序列重排，将其波形恢复为一个标准线形调频信号，再采用传统的加窗和脉冲压缩方法进行处理，可以获得较好且稳定的的脉冲压缩性能，对随机序列线形调频信号的随机序列变化不敏感。本发明可适用于各种随机序列线形调频信号的脉冲压缩处理。

本发明的技术方案为：

所述一种随机序列线形调频信号加窗脉冲压缩方法，其特征在于：采用以下步骤：

步骤1：根据随机序列线形调频信号的编码序列，得到随机序列线形调频信号中每个码元的频域校正因子，其中第i个码元的频域校正因子为其中j为虚数符号，表示第i个码元的频率范围，a_i表示从随机序列线形调频信号变换到标准线性调频信号时，第i个码元在时域上的移动距离；

步骤2：对收到的随机序列线形调频信号回波数据进行FFT处理，将每个码元的FFT处理结果同对应的频域校正因子相乘，再进行IFFT处理，获得序列重排后的标准线性调频信号；

步骤3：序列重排后的标准线性调频信号进行常规加窗和脉冲压缩处理。

有益效果

本发明通过随机序列线形调频信号进行频域校正重排处理，在时域将其校正为标准线形调频信号，为后面的加窗和脉冲压缩处理提供条件，改善了随机序列线形调频信号的脉冲压缩性能，从而获得较低的脉压旁瓣。本方法适应了随机序列线形调频信号应用需求，方便信号的处理。本发明对随机序列线形调频信号编码特性没有限制，可适用于各种类型的随机序列线形调频信号处理。

附图说明

图1：线性调频信号仿真数据图；

图2：13位巴克码信号仿真数据图；

图3：随机序列线性调频信号示意图；

图4：随机序列信号时域加窗脉压局部图；

图5：线性调频信号时域加窗脉压局部图；

图6：随机序列线形调频信号序列重排处理流程；

图7：回波信号非加窗脉冲压缩局部图；

图8：随机序列信号常规加窗脉压局部图；

图9：序列重排后信号脉冲压缩结果局部图。

具体实施方式

下面结合具体实施例描述本发明：

本实施实例为一个在半实物雷达模拟器上采用随机序列线性调频信号作为发射波形，并进行序列重排脉冲压缩处理。

频域重排的方法基于傅利叶变换的位移性质，其公式如下

设：

则有：(a为实数)，

根据该公式，只需要在信号的频域乘以一个因子再经过逆傅利叶变换，就可以获得时域位置移动后的信号f(t±a)。

本实施例序列重排脉冲压缩处理就是根据随机序列线形调频信号的编码特点，其随机序列码决定了其信号频域和时域分布规律，根据其规律，在频域生成各个码元段位置校正信号，同接收到的雷达回波信号进行频域位置冲排处理，在时域将原随机序列线形调频信号转变为标准线性调频信号，最后进行常规脉冲压缩加窗处理，得到脉冲压缩结果，具体采用下面的步骤：

步骤1：根据随机序列线形调频信号的编码序列，得到随机序列线形调频信号中每个码元的频域校正因子，其中第i个码元的频域校正因子为其中j为虚数符号，表示第i个码元的频率范围，a_i表示从随机序列线形调频信号变换到标准线性调频信号时，第i个码元在时域上的移动距离；

步骤2：对收到的随机序列线形调频信号回波数据进行FFT处理，将每个码元的FFT处理结果同对应的频域校正因子相乘，再进行IFFT处理，获得序列重排后的标准线性调频信号；

步骤3：序列重排后的标准线性调频信号进行常规加窗和脉冲压缩处理。

本实施实例设定模拟雷达的信号参数为：信号载频9GHz，信号脉宽35us，调频斜率Kr＝1000·10⁹Hz/秒，信号分段随机序列为(7，2，5，4，3，1，6)。

在仿真运行时，雷达模拟器按照时间节拍，模拟随机序列线性调频信号射频回波，经过下变频后，进行采样处理，处理中使用了序列重排加窗处理方法，为了进行对比，也是用非加窗处理方法和常规加窗处理方法。

处理结果如图7～图9所示，序列重排后的信号以基础信号为样本进行脉冲压缩，由于信号畸变影响，主峰幅度相比标准线性调频信号略有下降(约0.5dB)，信号的旁瓣分布虽然不及标准线性调频信号，但是比直接进行脉冲压缩的情况，近区和远区旁瓣都有明显降低，加窗后主副瓣比可以达到约23dB，比非加窗脉压提高10dB，比常规加窗脉压提高5dB。

Claims (1)

1.一种随机序列线形调频信号加窗脉冲压缩方法，其特征在于：采用以下步骤：

步骤1：根据随机序列线形调频信号的编码序列，得到随机序列线形调频信号中每个码元的频域校正因子，其中第i个码元的频域校正因子为其中j为虚数符号，表示第i个码元的频率范围，a_i表示从随机序列线形调频信号变换到标准线性调频信号时，第i个码元在时域上的移动距离；

步骤2：对收到的随机序列线形调频信号回波数据进行FFT处理，将每个码元的FFT处理结果同对应的频域校正因子相乘，再进行IFFT处理，获得序列重排后的标准线性调频信号；

步骤3：序列重排后的标准线性调频信号进行常规加窗和脉冲压缩处理。