CN110568430B - 一种具有保护通道的单脉冲雷达无盲区测距方法和*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种具有保护通道的单脉冲雷达无盲区测距方法和***，系包含缝隙阵列主天线、保护天线、高频头、环形器、中频接收机、信号处理机、二次电源、发射机。本发明为单脉冲体制，由缝隙阵列主天线周期发射高频脉冲信号，保护天线实时接收目标回波信号；一发一收，实现收发分置；当无测距盲区时，使用缝隙阵列主天线接收到的回波形成和通道、方位差通道和俯仰差通道数据，三通道数据进行目标距离测量；当有测距盲区时，缝隙阵列主天线作为发射，保护天线接收回波数据形成保护通道数据；保护天线实时接收实现无盲区距离观测，达到米级距离测量的要求；最后利用脉冲法进行距离测量，结合脉冲压缩提高测距的精度，以满足雷达测距精度要求。

Description

一种具有保护通道的单脉冲雷达无盲区测距方法和***
技术领域
本发明涉及雷达测距技术领域，尤其涉及一种具有保护通道的单脉冲雷达无盲区测距方法和***。
背景技术
雷达常用的测距方法主要有脉冲法测距和调频法测距(FMCW)。脉冲法通过计算发射脉冲与接受脉冲的时间差来计算目标距离的。调频连续波测距是通过发射频率受调制的等幅连续波信号，利用回波信号与发射信号的频率差，即差频中包含的目标距离信息来测距。脉冲法测距具有一下优点跟踪精度高、作用距离远、抗干扰性能好；但是存在距离盲区。调频连续波雷达测距的优点是没有距离盲区，可以测量很近的目标，同时测量距离分辨率高，辐射小。但是存在收发通道完全隔离难且目标距离测量有限等问题。
通过专利检索，检索出相关专利3项，其中《一种FMCW雷达测距的方法和装置》(专利申请号：201010292116.9，专利公开号：CN101957446A)公开了一种雷达测距的方法和装置，根据相位差法校正条件进行判断，由校正的中频频率计算距离。该方法使用的是调频连续波，作用距离有限；《基于差波束调制和波形分析的雷达测距测角方法》(专利申请号：201310585874.3，专利公开号：CN103616679A)公开了一种基于差波束调制和波形分析的雷达测距测角方法，该方法的单脉冲雷达收发共置，收发切换需要时间，无法实现无盲区距离测量；《一种FMCW雷达测距精确校正的测量装置与补偿校正方法》(专利申请号：200910092240.8，专利公开号：CN101666874A)公开一种FMCW雷达测距精确校正的测量装置与补偿校正方法，该方法利用频率法测距，远距测量有限，收发天线分置成本高。
通过论文检索，检索到两篇相关论文，其中《基于求导比值的调频连续波测距方法》是针对连续波进行测距，该方法同样存在测距量程较短的缺点。《高频雷达相位编码信号距离遮挡特性研究》是对收发不能同时的单基地雷达测距的研究，该方法虽然可以缩短近距测量范围但是无法实现无盲区测距。
以上三种专利申请的单脉冲雷达测距无法实现无盲区测距，而连续波测距虽然可以实现无盲区测距但存在测距量程较短。
基于上述，本发明研发一种能够使用单脉冲体制可以大幅度提高雷达的测距量程并结合保护通道实时接收可以实现无盲区测距范围的具有保护通道的单脉冲雷达无盲区测距方法，利用缝隙阵列主天线发射脉冲信号以及保护天线接收回波信号，一发一收，实现收发分置；同时回波信号的接收分为两方面，一方面，缝隙阵列主天线完成信号的发射后，进行收发切换，周期性地进行回波信号的接收；另一方面，保护天线实时接收回波信号。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有保护通道的单脉冲雷达无盲区测距方法和***，通过单脉冲技术并结合保护通道实现单脉冲无盲区测距；该测距方法利用单脉冲测距技术提高对目标的探测距离，同时利用缝隙阵列主天线发射脉冲信号，保护天线接收回波信号形成保护通道回波数据，实现收发分置克服近距测距盲区，实现超近距离测量；当无测距盲区时，使用缝隙阵列主天线周期发射脉冲信号和接收回波数据，当有测距盲区时，以保护天线接收到的回波数据进行测距。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种具有保护通道的单脉冲雷达无盲区测距***，包含：
发射机，产生并发射第一脉冲发射信号；
缝隙阵列主天线，所述第一脉冲发射信号经一环形器并被送至所述缝隙阵列主天线，且所述缝隙阵列主天线将第一脉冲发射信号辐射出去，辐射到一空间的所述第一脉冲发射信号经空间的物体的反射形成回波；所述缝隙阵列主天线周期接收该回波且该回波通过缝隙阵列主天线内的和差器形成和通道回波信号、方位差通道回波信号和俯仰差通道回波信号；
保护天线，寄生在所述缝隙阵列主天线上，所述保护天线实时接收所述回波并形成保护通道回波信号；
高频头，接收所述和通道回波信号、所述方位差通道回波信号、所述俯仰差通道回波信号以及所述保护通道回波信号，输出对应的四路中频回波数据；
中频接收机，接收四路中频回波数据，分别输出对应的IQ正交的基带回波信号；
信号处理机，接收各通道对应的基带回波信号并根据是否存在测距盲区对当前的基带回波信号进行选择处理；当存在测距盲区时，对保护通道对应的基带回波信号进行信号处理；当不存在测距盲区时，分别对和通道、方位差通道、俯仰差通道对应的基带回波进行信号处理。
所述的单脉冲雷达无盲区测距***进一步包含：二次电源，用于将一次电源转换成二次电源并为各个模块提供电源。
优选地，所述发射机根据所述信号处理机提供的工作频率点选择工作频率，所述发射机内部频率源产生的基准频率进行上变频得到微波信号，该微波信号与所述中频接收机送来的编码信号进行混频上变频至固定工作频率，形成固定工作频率的第一脉冲发射信号，并经所述环形器进行收发隔离且最后由所述缝隙阵列主天线调制并辐射出去。
优选地，所述和通道回波信号、所述方位差通道回波信号、所述俯仰差通道回波信号、所述保护通道回波信号输入至所述高频头经过滤波放大并进行下变频得到对应的所述四路中频回波数据。
优选地，所述中频接收机对其接收的所述四路中频回波数据进行滤波、放大和IQ正交解调，分别得到对应的所述基带回波信号。
优选地，所述信号处理机进行的信号处理包含：对选择的基带回波进行脉压处理、相参积累和目标检测处理；当检测到目标时，根据选择的回波数据与第一脉冲发射信号之间的时间延时t，并计算当前目标距离R＝c*t/2，其中，c为电磁波在空间的传播速度。
优选地，所述的单脉冲雷达无盲区测距***进一步包含：对计算得到的目标距离R进行滤波处理。
本发明还提供了一种如上文所述的单脉冲雷达无盲区测距***的单脉冲雷达无盲区测距方法，该方法包含以下步骤：
S1、发射机产生并发射固定工作频率的第一脉冲发射信号；
S2、所述第一脉冲发射信号经过环形器隔离并送到缝隙阵列主天线；
S3、所述第一脉冲发射信号由缝隙阵列主天线辐射出去；
S4、辐射到空间的所述第一脉冲发射信号经反射形成回波，被所述缝隙阵列主天线周期接收和保护天线实时接收；其中，所述缝隙阵列主天线接收的目标回波通过内部和差器形成和通道回波信号、方位差通道回波信号和俯仰差通道回波信号，所述保护天线接收的目标回波形成保护通道回波信号；
S5、四路通道回波信号传输至高频头，经过高频头进行滤波放大并进行下变频分别得到对应的四路通道中频回波信号；
S6、中频接收机接收四路通道中频回波信号，对四路通道中频回波信号进行滤波、放大和正交解调，分别得到对应的IQ正交解调的基带回波信号；
S7、基带回波信号被送到信号处理机，信号处理机对当前的基带回波信号进行选择处理：若产生测距盲区，则对保护通道的基带回波信号进行信号处理；若未产生测距盲区，则接收和通道、方位差通道和俯仰差通道对应的基带回波信号进行信号处理；
S8、所述信号处理机对选择的回波进行脉压处理、相参积累和目标检测处理；
S9、若检测到目标，根据选择的回波数据与第一脉冲发射信号之间的时间延时t，计算当前目标距离R＝c*t/2，其中，c为电磁波在空间的传播速度；若没有检测到目标，则直接返回步骤S1，循环进行步骤S1-S9，直至检测到目标并计算出目标距离。
优选地，所述步骤S1中进一步包含以下过程：所述发射机根据信号处理机产生的工作频率点选择所要产生的固定工作频率，发射机内部频率源产生基准的频率信号，并对该频率信号进行调制和功率放大形成微波信号；该微波信号与中频接收机产生的编码信号进行上变频混频，得到固定工作频率的第一脉冲发射信号。
优选地，所述的单脉冲雷达无盲区测距***进一步包含以下过程：S10、对计算得到的目标距离R进行滤波处理，提高测距精度；S11、输出测得的目标距离信息，完成对目标进行距离测量。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：(1)本发明的测距***具有保护通道，缝隙阵列主天线完成雷达脉冲信号的发射和目标回波的接收并形成三通道数据，即和通道、方位差通道和俯仰差通道数据，保护天线集成在缝隙阵列主天线上，只占缝隙阵列主天线的一个缝隙，保护天线实现目标回波的实时接收，形成保护通道数据，保护通道为回波经过保护天线前端到信号处理机后端的一条链路，保护天线与缝隙阵列主天线实现收发分置，实现距离无盲区探测形式；(2)本发明采用脉冲法测距，雷达发射机经过天线会发射具有一定重复周期的一连串高频信号，利用发射信号和回波信号之间会有一个相对延时t，计算目标到雷达的距离R＝ct/2，c为电磁波在空间的传播速度；本发明的测距体制还是单脉冲体制，利用单脉冲发射信号能量高的特点，可以实现较远距离的测量范围；(3)本发明的测距方法是保护通道+单脉冲一体化设计，不受收发切换时间和发射脉冲时间影响，可以实现单脉冲超近距测量；本发明的测距方法是保护天线与主天线一体化设计，相比较收发分置天线结构简单，成本低等特点；(4)本发明采用通道选择方式，若目标距离比较近达到测距盲区段则选择保护通道数据进行处理，否则使用和通道、方位差通道、俯仰差通道三通道数据进行处理，然后再对回波信号进行下变频、滤波和放大等处理；(5)本发明采用脉冲压缩技术，为了满足雷达测距精度的要求，对回波信号进行脉压处理，将宽脉冲回波压缩成窄脉冲回波；通过测量脉冲压缩后信号的峰值位置测量目标的相对距离，脉冲压缩法测距时，发射宽脉冲信号，在峰值功率较低时可以获得较远的作用距离；接收时，将回波信号经过匹配滤波压缩为窄脉冲信号，提高距离分辨率，即脉冲压缩法可以同时获得较远的作用距离和较高的距离分辨率；(6)本发明采用距离滤波处理，为了得到高的距离测量精度，对测得的距离进行滤波处理，输出最后滤波的距离值。
附图说明
图1为本发明的单脉冲雷达无盲区测距***的前端天线示意图；
图2为本发明的单脉冲雷达无盲区测距***的收发***原理图；
图3为本发明的单脉冲雷达无盲区测距***的天线辐射范围；
图4为本发明的缝隙阵列主天线和保护天线方向图；
图5为本发明的无盲区测距工作流程图；
图6为本发明的雷达距离范围。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
如图1-图6所示，本发明提供了一种具有保护通道的单脉冲雷达无盲区测距***，主要包含收发前端和收发处理***，所述收发前端包含缝隙阵列主天线1、保护天线2、高频头3和环形器4，所述收发处理***包含中频接收机5、信号处理机6、二次电源7和发射机8。
如图1所示为测距雷达前端天线，测距雷达前端天线为缝隙阵列主天线1和保护天线2。缝隙阵列主天线1用于实现普通单脉冲天线的功能，裂缝数量为N，其中，N远大于1。保护天线2寄生在缝隙阵列主天线1上，缝隙阵列主天线1与保护天线2一体化设计，保护天线2只占用缝隙阵列主天线1的一个缝隙，不影响缝隙阵列主天线1的性能。
其中，缝隙阵列主天线1主要实现高频脉冲信号的周期发射和目标回波信号的接收并形成和通道信号、方位差通道信号和俯仰差通道信号；保护天线2主要实现目标回波信号的实时接收并形成保护通道信号；因此，保护天线2完成接收，缝隙阵列主天线1完成发射，一发一收，实现收发分置。当无测距盲区时，使用缝隙阵列主天线1接收到的回波信号形成有和通道信号、方位差通道信号和俯仰差通道信号，这三通道数据进行目标距离测量。当有测距盲区时，缝隙阵列主天线1作为发射，保护天线2接收回波数据形成保护通道信号。因此，本发明利用保护天线2实时接收实现无盲区距离观测，达到米级距离测量的要求。最后利用脉冲法进行距离测量，结合脉冲压缩技术提高测距的精度，以满足雷达测距精度要求。
如图2所示，环形器4实现缝隙阵列主天线1收发的隔离；发射机8完成脉冲发射信号的产生，将脉冲发射信号送至环形器4后并由缝隙阵列主天线1辐射出去，并产生相参本振信号送至高频头3；高频头3实现接收回波信号的低噪声放大和下变频处理得到中频信号。中频接收机5为发射机8产生发射信号提供编码信号，同时中频接收机5主要完成中频信号的匹配滤波、放大和正交解调，为信号处理机6产生IQ正交的基带信号。信号处理机6为发射机8工作频率选择提供工作频率点，同时完成工作模式的判断，接收中频接收机5的基带信号，对基带信号进行目标回波信号的采样、脉冲压缩、积累、检测和测量目标的相对距离等。二次电源7将一次电源转换成二次电源为各个模块和单机提供电源，并具有负载短路或过流保护功能。
如图1-图6结合所示，本发明的具有保护通道的单脉冲雷达无盲区测距方法的原理如下：
(1)发射机8根据信号处理机6提供的工作频率点快速选择工作频率；同时发射机8内部频率源产生的基准频率进行上变频得到微波信号，该微波信号与中频接收机5送来的编码信号进行混频上变频至固定工作频率，形成所需要的高频脉冲发射信号，经由环形器4进行收发隔离且最后由缝隙阵列主天线1调制并辐射出去。
(2)由于从缝隙阵列主天线辐射到空间的电磁波经空间的物体反射形成回波，则缝隙阵列主天线1接收目标回波信号并通过缝隙阵列主天线1内部的和差器形成和通道、方位差通道、俯仰差通道三通道回波信号；而保护天线2直接独立形成一路保护通道回波信号并进行增益放大处理。其中，接收到的这四通道回波信号(和通道回波信号、方位差通道回波信号、俯仰差通道回波信号和保护通道回波信号)被送到高频头3，高频头3完成对这四路回波信号的低噪声放大，再将本振信号分配到四路接收通道(和通道、方位差通道、俯仰差通道和保护通道)上，将接收的回波信号进行下变频到中频信号。
(3)所述中频信号经过中频接收机5进行匹配滤波、放大和正交解调得到和通道、方位差通道、俯仰差通道和保护通道IQ正交(IQ调制就是数据分为两路，分别进行载波调制，两路载波相互正交，I是in-phase，即同相,q是quadrature，即正交)的基带信号；最后这四路和通道、方位差通道、俯仰差通道和保护通道IQ正交的基带信号进入信号处理机6，信号处理机6内部判断是否存在测距盲区并进行回波数据选择：若无测距盲区，则选择和通道、方位差通道、俯仰差通道回波信号完成信号处理(例如信号脉压、相参积累和检测处理)；若有测距盲区，则选择保护通道回波信号进行信号处理(例如完成信号脉压，以及相参积累和检测处理)。
(4)完成对选择的回波进行检测处理，若检测到目标，则对目标进行距离测量。其中，为了满足雷达测距精度的要求，可以对选取的回波信号进行脉压处理，将宽脉冲回波压缩成窄脉冲回波；同时为了提高信噪比，可以对选择的回波进行相参积累处理；然后进行目标检测，若检测有目标，则比较发射信号和回波信号之间的相对延时t，目标到雷达的距离R即R＝ct/2，其中，c为电磁波在空间的传播速度；最后为了得到高的距离测量精度，对测得的距离进行α-β滤波处理，输出最后滤波的距离值。
如图3所示，本发明为具有保护通道的单脉冲雷达无盲区测距方法和***的雷达波束设计，其主要对缝隙阵列主天线1发射波束的覆盖范围和保护天线2接收波束宽度的设计。其中，设计缝隙阵列主天线裂缝数量为N。设计缝隙阵列主天线1发射波束在Φ×Φ立体角度范围内，以及保护天线2接收波束宽度覆盖±Φ。如图4所示，在保护天线2后端对保护天线2接收回波进行增益放大处理，使得处理后的保护天线2接收波束的增益应大于缝隙阵列主天线1副瓣电平。保护天线2寄生在缝隙阵列主天线1上，保护天线2工作带宽与缝隙阵列主天线1一致。
图6是雷达作用距离范围图，示意了单脉冲测距盲区范围0～Ru和无盲区范围Ru～Rm，整个距离段0～Rm为本发明雷达的测距范围。
如图5所示，本发明的具有保护通道的单脉冲雷达无盲区测距方法，包括以下步骤：
步骤S1、首先发射机8根据信号处理机6产生的工作频率点快速选择所要产生的固定工作频率；发射机8内部频率源产生一个基准的频率信号，并对该频率信号进行调制和功率放大形成微波信号；该微波信号与中频接收机5产生的编码信号进行上变频混频，得到固定工作频率的脉冲发射信号。
步骤S2、步骤S1中的脉冲发射信号经过环形器4隔离，并送到缝隙阵列主天线1。
步骤S3、步骤S2中的脉冲发射信号由缝隙阵列主天线1辐射出去。
步骤S4、由缝隙阵列主天线辐射到空间的电磁波经空间的物体反射形成回波，由缝隙阵列主天线1周期接收、保护天线2实时接收；缝隙阵列主天线1接收到回波通过内部和差器形成和通道、方位差通道、俯仰差通道回波数据，保护天线2接收到回波形成保护通道回波数据。
步骤S5、步骤S4中的四路回波数据(和通道、方位差通道、俯仰差通道和保护通道数据)送到高频头3，经过高频头3进行滤波放大并进行下变频得到四路中频回波数据。
步骤S6、中频接收机5接收到步骤S5中所述的四通道中频回波数据，对四通道中频回波数据进行滤波、放大和正交解调，分别得到对应的基带IQ正交解调的回波数据。
步骤S7、基带回波数据送到信号处理机6，信号处理机6对当前回波进行选择处理，信号处理机6根据前目标距离判断单脉冲测距是否出现遮挡产生测距盲区：若产生测距盲区，则对保护通道回波数据进行接收处理，否则，则接收和通道、方位差通道和俯仰差通道回波数据进行处理。
步骤S8、信号处理机6对选择的回波进行脉压处理、相参积累和目标检测处理。
步骤S9、若检测到目标，则根据选择的回波数据与脉冲发射信号(即发射机一开始发射的所述脉冲发射信号)之间的时间延时t，计算当前目标距离R＝ct/2，其中，c为电磁波在空间的传播速度；若没有检测到目标，则直接返回步骤S1。
步骤S10、对计算得到的目标距离R进行α-β滤波处理，提高测距精度。
步骤S11、输出测得的目标距离信息，完成对目标进行距离测量，并返回步骤S1。
由上可知，本发明对该测距雷达体制的设计，该测距方法使用的是单脉冲体制，在单脉冲雷达体制中，缝隙阵列主天线作为单脉冲天线，缝隙阵列主天线发射的是具有一定重复周期的高频脉冲信号。
本发明以编码信号为例，设计信号频率为f，发射信号的脉冲宽度为τ，脉冲重复频率为prf，相参积累的脉冲数为M点。对该测距雷达测距范围设计，由于脉冲的重复频率是prf，由距离时延公式：
Figure GDA0003073309070000091
其中，R1为理论无模糊作用距离，prf为脉冲重复周期，c为电磁波在空间传播速度；计算得到无模糊距离范围是0～R1范围内。而由雷达威力方程：
Figure GDA0003073309070000092
其中，Pτ为发射脉冲峰值功率，τ为脉冲宽度，Gt为天线增益；λ为工作波长，σ为目标反射面积；F0为接收机噪声系数；L***损耗；cB为带宽校正因子；D0为检测信噪比；M为相参积累点数；k为玻尔兹曼常数1.38×10-23；T0为有效噪声温度。
通过雷达方程计算，在一定检测信噪比下雷达最远可以作用距离为Rmax，由雷达方程得到雷达无模糊距离范围为0～Rmax。因此取R1和Rmax的最小值作为雷达最大无模糊距离为：
Rm＝min(R1,Rmax) (3)
在无模糊距离范围内0～Rm，如果利用缝隙阵列主天线进行单脉冲测距，由于缝隙阵列主天线收发切换时间和发射脉冲时间段内无法接收回波，对于近距目标存在测量盲区，缝隙阵列主天线无法完成目标距离测量，其中最大测距盲区为：
Ru＝c(τ+ttr)/2 (4)
其中，ttr为收发切换时间。通过计算得到盲区范围在0～Ru，如图6所示，0～Ru为距离测量遮挡段，Ru～Rm为距离测量无遮挡段。而本发明通过利用保护通道实时接收回波信号，可以实现对目标距离进行实时测量，克服了近距测量盲区问题。因此该发明的雷达作用距离范围是从零距离到雷达的最大无模糊作用距离Rm。
综上所述，本发明的测距方法主要用脉冲法测距，雷达发射机产生一定重复周期的一连串高频发射信号，经过环形器进行收发隔离由缝隙阵列主天线辐射到空间中。如果在发射信号的传播路径上有目标存在，则目标就会反射电磁波，经由缝隙阵列主天线周期接收形成和通道、方位差通道、俯仰差通道三路回波数据，和雷达保护天线实时接收形成保护通道回波数据。然后由高频头对和通道、方位差通道、俯仰差通道和保护通道回波信号进行滤波、放大和下变频等处理，得到中频回波信号。中频回波信号送到中频接收机再进行正交解调得到基带IQ回波数据。四路基带IQ回波数据送到信号处理机，判断是否存在测距盲区，若无测距盲区则选择和通道、方位差通道、俯仰差通道回波信号进行信号处理。若有测距盲区则选择保护路回波信号完成信号处理。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种具有保护通道的单脉冲雷达无盲区测距***，其特征在于，包含：
发射机(8)，产生并发射第一脉冲发射信号；
缝隙阵列主天线(1)，所述第一脉冲发射信号经一环形器(4)并被送至所述缝隙阵列主天线(1)，且所述缝隙阵列主天线(1)将第一脉冲发射信号辐射出去，辐射到一空间的所述第一脉冲发射信号经空间的物体的反射形成回波；所述缝隙阵列主天线(1)周期接收该回波且该回波通过缝隙阵列主天线(1)内的和差器形成和通道回波信号、方位差通道回波信号和俯仰差通道回波信号；
保护天线(2)，寄生在所述缝隙阵列主天线(1)上，所述保护天线(2)实时接收所述回波并形成保护通道回波信号；
高频头(3)，接收所述和通道回波信号、所述方位差通道回波信号、所述俯仰差通道回波信号以及所述保护通道回波信号，输出对应的四路中频回波数据；
中频接收机(5)，接收四路中频回波数据，分别输出对应的IQ正交的基带回波信号；
信号处理机(6)，接收各通道对应的基带回波信号并根据是否存在测距盲区对当前的基带回波信号进行选择处理；当存在测距盲区时，对保护通道对应的基带回波信号进行信号处理；当不存在测距盲区时，分别对和通道、方位差通道、俯仰差通道对应的基带回波进行信号处理。
2.如权利要求1所述的单脉冲雷达无盲区测距***，其特征在于，进一步包含：二次电源(7)，用于将一次电源转换成二次电源并为各个模块提供电源。
3.如权利要求1或2所述的单脉冲雷达无盲区测距***，其特征在于，所述发射机(8)根据所述信号处理机(6)提供的工作频率点选择工作频率，所述发射机(8)内部频率源产生的基准频率进行上变频得到微波信号，该微波信号与所述中频接收机(5)送来的编码信号进行混频上变频至固定工作频率，形成固定工作频率的第一脉冲发射信号，并经所述环形器(4)进行收发隔离且最后由所述缝隙阵列主天线(1)调制并辐射出去。
4.如权利要求1所述的单脉冲雷达无盲区测距***，其特征在于，所述和通道回波信号、所述方位差通道回波信号、所述俯仰差通道回波信号、所述保护通道回波信号输入至所述高频头(3)经过滤波放大并进行下变频得到对应的所述四路中频回波数据。
5.如权利要求1或4所述的单脉冲雷达无盲区测距***，其特征在于，所述中频接收机(5)对其接收的所述四路中频回波数据进行滤波、放大和IQ正交解调，分别得到对应的所述基带回波信号。
6.如权利要求1所述的单脉冲雷达无盲区测距***，其特征在于，所述信号处理机(6)进行的信号处理包含：
对选择的基带回波进行脉压处理、相参积累和目标检测处理；
当检测到目标时，根据选择的回波数据与第一脉冲发射信号之间的时间延时t，并计算当前目标距离R＝c*t/2，其中，c为电磁波在空间的传播速度。
7.如权利要求6所述的单脉冲雷达无盲区测距***，其特征在于，进一步包含：对计算得到的目标距离R进行滤波处理。
8.一种基于权利要求1-7任意一项所述的单脉冲雷达无盲区测距***的单脉冲雷达无盲区测距方法，其特征在于，该方法包含以下步骤：
S1、发射机(8)产生并发射固定工作频率的第一脉冲发射信号；
S2、所述第一脉冲发射信号经过环形器(4)隔离并送到缝隙阵列主天线(1)；
S3、所述第一脉冲发射信号由缝隙阵列主天线(1)辐射出去；
S4、辐射到空间的所述第一脉冲发射信号经反射形成回波，被所述缝隙阵列主天线(1)周期接收和保护天线(2)实时接收；其中，所述缝隙阵列主天线(1)接收的目标回波通过内部和差器形成和通道回波信号、方位差通道回波信号和俯仰差通道回波信号，所述保护天线(2)接收的目标回波形成保护通道回波信号；
S5、四路通道回波信号传输至高频头(3)，经过高频头(3)进行滤波放大并进行下变频分别得到对应的四路通道中频回波信号；
S6、中频接收机(5)接收四路通道中频回波信号，对四路通道中频回波信号进行滤波、放大和正交解调，分别得到对应的IQ正交解调的基带回波信号；
S7、基带回波信号被送到信号处理机(6)，信号处理机(6)对当前的基带回波信号进行选择处理：若产生测距盲区，则对保护通道的基带回波信号进行信号处理；若未产生测距盲区，则接收和通道、方位差通道和俯仰差通道对应的基带回波信号进行信号处理；
S8、所述信号处理机(6)对选择的回波进行脉压处理、相参积累和目标检测处理；
S9、若检测到目标，根据选择的回波数据与第一脉冲发射信号之间的时间延时t，计算当前目标距离R＝c*t/2，其中，c为电磁波在空间的传播速度；若没有检测到目标，则直接返回步骤S1，循环进行步骤S1-S9，直至检测到目标并计算出目标距离。
9.如权利要求8所述的单脉冲雷达无盲区测距方法，其特征在于，所述步骤S1中进一步包含以下过程：
所述发射机(8)根据信号处理机(6)产生的工作频率点选择所要产生的固定工作频率，发射机(8)内部频率源产生基准的频率信号，并对该频率信号进行调制和功率放大形成微波信号；该微波信号与中频接收机(5)产生的编码信号进行上变频混频，得到固定工作频率的第一脉冲发射信号。
10.如权利要求8或9所述的单脉冲雷达无盲区测距方法，其特征在于，进一步包含以下过程：
S10、对计算得到的目标距离R进行滤波处理，提高测距精度；
S11、输出测得的目标距离信息，完成对目标进行距离测量。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111208504A (zh) * 2020-02-28 2020-05-29 成都汇蓉国科微***技术有限公司 一种基于dsp的pd雷达波形配置方法及装置
CN111427033A (zh) * 2020-05-06 2020-07-17 苏州市运泰利自动化设备有限公司 高精度的雷达测距***及方法
CN111929668B (zh) * 2020-06-30 2023-09-19 华诺星空技术股份有限公司 基于量化区间统计的无线电侦测的测距方法及***
CN112034443B (zh) * 2020-07-22 2024-03-26 四川九洲防控科技有限责任公司 一种雷达探测盲区计算方法及装置、存储介质和电子设备

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009020015A (ja) * 2007-07-12 2009-01-29 Toshiba Corp レーダ装置
CN101834351A (zh) * 2004-07-12 2010-09-15 日本电气株式会社 零点填充天线、全向天线以及无线电通信设备
CN105140658A (zh) * 2015-07-28 2015-12-09 东南大学 一种可重构的单脉冲天线

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6781554B2 (en) * 2002-08-14 2004-08-24 Raytheon Company Compact wide scan periodically loaded edge slot waveguide array

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101834351A (zh) * 2004-07-12 2010-09-15 日本电气株式会社 零点填充天线、全向天线以及无线电通信设备
JP2009020015A (ja) * 2007-07-12 2009-01-29 Toshiba Corp レーダ装置
CN105140658A (zh) * 2015-07-28 2015-12-09 东南大学 一种可重构的单脉冲天线

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
单脉冲微带平面天线的研究与设计;王旗;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 信息科技辑》;20131215(第S2期);全文 *

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