杂波区内低速目标合成宽带处理方法研究.pdf
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1、舰 船 电 子 工 程2023 年第 5 期1引言步进频信号作为一种合成宽带信号,通过发射频率步进脉冲串,在带宽较窄的系统上采用一定的处理算法实现宽带信号合成15,具有瞬时带宽低、合成带宽高和易于实现等优点6。在积累的过程中,由于步进频信号本身就是一种多普勒敏感信号,需要进行速度补偿7。现有文献对频域合成方法原理的研究一般限于静止目标所引起的回波信号8,也可认为是运动目标引起的回波经过精确补偿后的结果。但在实际工程中目标可能会受如地杂波背景等非理想因素的影响,最终合成的高分辨率一维距离像会出现栅瓣,这给目标分类与识别工作带来了非常严重的危害,而研究这种“非理想”情形在现实中更为实用9。本文介绍
2、了合成宽带基本原理、多普勒性能,并对杂波背景对目标合成宽带的影响进行了仿真分析,着重探讨了目标视在多普勒速度与工作重频之间关系对杂波抑制下的目标合成宽带的影响,并得出几个有益的工程设计结论。2合成宽带基本原理一个具有N个阶跃的频率步进脉冲串的发射波形可表示为10 xi(t)=Cicos(2fi+i)iTrtiTr+Ti=0.N-1(1)接收到的信号为yi(t)=Cicos2fit-(t)+iiTr+(t)tiTr+T+(t)(2)收稿日期:2022年11月3日,修回日期:2022年12月17日作者简介:秦庆兵,男,硕士,研究方向:雷达信号处理。杂波区内低速目标合成宽带处理方法研究秦庆兵(安徽博
3、微长安电子有限公司六安237010)摘要步进频合成宽带处理可以在较低的瞬时宽带条件下合成更高的带宽,实现高的距离分辨力。步进频合成宽带的工程应用中仍然存在着地杂波影响下的速度补偿等实际问题。论文阐述了步进频合成宽带的基本原理,仿真分析了杂波对步进频合成宽带的影响并进行了对比分析,最后给出了工程应用的一些有益结论。关键词合成宽带信号;抗杂波;脉冲多普勒;速度补偿中图分类号TN957DOI:10.3969/j.issn.1672-9730.2023.05.016Research on Method of Slow Target Synthetic Wideband ProcessUnder Clu
4、tter BackgroundQIN Qingbing(Anhui Brainware Changan Electronics Co.,Ltd.,Luan237010)AbstractStepped-frequency synthetic wideband process can achieve high range resolution by synthesizing multiple pulsesbased on narrow-band pulse.In engineering application of the method,realistic questions are also e
5、xisted such as velocity compensation influenced by ground clutter.In the paper,the principle of stepped-frequency synthetic wideband process is introduced,andthe clutter influence is simulated and analyzed by comparing.Finally,the conclusions which are useful for engineering applicationare given.Key
6、 Wordssynthetic wideband signal,anti-clutter,Pulse Doppler(PD),velocity compensationClass NumberTN957总第 347 期2023 年第 5 期舰 船 电 子 工 程Ship Electronic EngineeringVol.43 No.571总第347期目标的延时为(t)=R-Vrtc 2(3)同相混频器产生的基带分量输出为mi(t)=Aicos-2*pi*fi(t)iTr+(t)tiTr+T+(t)(4)混频器输出的相位是i(t)=-2fi(t)=-2fi(2Rc-2Vitc)(5)混频器的输
7、出是低通滤波在t=Si时刻采样的基带响应,这里Si为在前一个脉冲到该脉冲之间在接近回波信号的中心处产生的采样信号。假设采样时间是如下设置的:Si=iTr+r+2Rc(6)其中r包含接收时系统转移延迟(相对于零距离点目标的基带响应的中心而言),正交混频器的输出采样的相位则为i(t)=-j2fi2Rc-2Vic(iTr+r+2Rc)(7)采样输出为Gi=Aieji(8)IDFT表示为Hl=i=0N-1Giej(2/N)li0lN-1(9)由此可以得到符合距离分布复数形式的幅度为|Hl|=|sinysinyN(10)至此就完成了脉冲综合,峰值出现在:li=2NRDfciN(11)令l0=2NRDf/
8、c,则对应的距离为R=cl02NDfc(l0N)2NDfc(l02N)2NDf(12)最大不模糊距离窗的宽带为Ru=c/(2Df)(13)3多普勒性能当雷达和目标相对运动时,由于相对速度的存在而产生距离多普勒耦合现象1112。当目标匀速运动时,混频器输出的相位是i(t)=-2fi(t)=-2fi(2Rc-2Vtc)=-2fi2Rc-2Vc(iTr+r+2Rc)(14)由于速度存在而产生的相位差为Di(t)=2fi2Vc(iTr+r+2Rc)=2(f0+iDf)2Vc(iTr+r+2Rc)=2f0(r+2Rc)2Vc+2f0iTr2Vc+2iDf(r+2Rc)2Vc+2i2DfTr2Vc(15)
9、第一项为常数项,进行IDFT时不会引起距离移动;第二和第三项为一次项,由于目标运动而引起距离像位置移动,即距离徙动;第四项为平方相位项,将展宽距离向地峰值响应,降低信噪比,即距离色散13,要进行精确测距或者成像,在进行IDFT之前需要进行速度补偿。4杂波影响下低速目标速度补偿结果影响分析为了便于分析,将杂波单元与目标散射单元仿真在不同距离单元,仿真条件为第一次发射载频2.5GHz,重频1000Hz,子带宽8MHz,采样率20 MHz,步进6MHz,步进16次,每组脉冲数15,为了便于观察将杂波点与目标散射点距离拉开进行仿真,第一个散射点为固定杂波点,第二、三个散射点为运动目标的两个散射点,第一
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