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一种基于波形捷变相位编码的慢时间MIMO雷达距离模糊抑制方法 

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摘要:本发明涉及慢时间MIMO雷达距离模糊抑制方法,属于雷达信号处理技术领域,特别涉及一种基于波形捷变相位编码的慢时间MIMO雷达距离模糊抑制方法。采用基于参考信号时延的PAPC‑DDMA波形多距离段联合脉冲‑多普勒处理方法,得到无距离模糊的多距离段综合距离‑多普勒平面,并通过目标检测算法提取目标参数信息。本发明较好地解决了常规DDMA波形在高重频应用下产生的距离模糊问题,同时可有效提升DDMA波形的无模糊测速范围,提高慢时间MIMO雷达对高速运动目标的探测性能。通过仿真实验验证了PAPC‑DDMA波形的距离选通性及目标距离模糊抑制效果。

主权项:1.一种基于波形捷变相位编码的慢时间MIMO雷达距离模糊抑制方法,其特征在于该方法的步骤包括:步骤S1,建立PAPC-DDMA信号模型,并对所建立的PAPC-DDMA信号模型进行优化,得到优化后的PAPC-DDMA信号模型;步骤S2,设置步骤S1得到的优化后的PAPC-DDMA信号模型中的目标参数,得到各接收天线的回波信号;步骤S3,对步骤S2得到的各接收天线的回波信号进行多距离段联合脉冲-多普勒处理,得到各接收天线对应的无距离模糊的多距离段综合距离-多普勒平面;步骤S4,利用多普勒滤波器对步骤S3中得到的各接收天线对应的无距离模糊的多距离段综合距离-多普勒平面进行MIMO解调,得到解调后的各个MIMO收-发通道对应的多距离段综合距离-多普勒平面;步骤S5,基于步骤S4解调后的各个MIMO收-发通道对应的多距离段综合距离-多普勒平面进行恒虚警率检测,得到无模糊的目标距离信息和目标速度信息;所述的步骤S1中,设一个具有M个发射通道和N个接收通道的收发共置式一维天线阵列,阵列中各天线为全向天线,在发射阵列中,第m个阵元到参考天线的距离为dm,m=0,…,M-1,在接收阵列中,第n个阵元到参考天线的距离为dn,n=0,…,N-1,雷达系统工作频率为f0,工作波长为λ0,在一个相参处理周期内有K个脉冲,雷达系统的PRT为Tr,对应的PRF为fr=1Tr,DDMA波形通过对各通道进行慢时间初相编码,将完整的距离-多普勒平面分成M个谱宽为Δfsub=frM的多普勒子带,慢时间初相编码是发射通道编号m与脉冲编号k的函数,k=0,…,K-1,则t时刻第m个发射天线的PAPC-DDMA信号模型smt为: 其中,upulset-kTr为t时刻第k个脉冲的基带脉内调制信号,αm为第m个通道所发射的基带信号所在的多普勒中心频率: 所述的步骤S1中,对所建立的PAPC-DDMA信号模型进行优化是指优化PAPC-DDMA信号模型中的upulset,得到连续相位PAPC波形集具体优化步骤为:假设一帧PAPC编码信号集内具有Q组不同的连续相位编码信号,每个编码信号的码长为P比特,则第q组相位编码信号的脉内调制波形表示为: 其中,cqp,p=0,…,P-1为第q组相位编码信号的编码序列,τc为码片宽度,即相邻两码片的时间间隔,由此得t时刻,一帧PAPC编码信号集的基带参考信号模型为: 首先随机初始化连续相位编码序列集,码组数为Q,码长为P,相位为θqp,初始化的连续相位编码序列集的表达式为: 完成初始化后,设定代价函数,将自相关旁瓣峰值和互相关旁瓣峰值作为码集性能的衡量标准,构建的码集对应的代价函数ΦC如下: 其中,λ为设定权重,ASPcq为码集中第q个码元序列cq的自相关旁瓣峰值,数学表达式为: Acq,k表示码集中序列cq的自相关函数,数学表达式为: 上标*表示复共轭,为码集中第q1和第q2码元序列和的互相关旁瓣峰值,数学表达式为: 表示码集中序列和的互相关函数,数学表达式为: 对连续相位编码序列集进行局部搜索,每次迭代将各编码序列中的每个码元作为当前码元进行相位替换,并计算新的代价函数,若替换相位值对应的代价函数小于原始相位值对应的代价函数,则将当前替换的相位值作为当前码元的相位值,否则,保持当前码元的原始相位值不变,当迭代次数达到预先设定的最大值或代价函数满足阈值时,停止搜索迭代的过程,得到优化后的连续相位编码序列集;至此得到t时刻第m个发射天线优化后的PAPC-DDMA发射信号模型为: 其中,TQ=QTr为PAPC信号的帧周期,令CPI内脉冲数与一帧内PAPC信号个数的比值KQ为整数;所述的步骤S2中,设置的目标参数包括位于雷达远场的匀速运动点目标的距离为Rt,目标相对雷达的径向速度为vt,目标多普勒为ft=2vtλ0,目标的波达方向为φt,则第n个接收天线得到的第m个发射天线对应的回波信号smnt表示为: 其中,τmn为回波时延,具有如下形式: 第n个接收天线的接收信号应为所有M个发射信号之和,经过下变频与低通滤波后,表示为: 所述的步骤S3中,对各接收天线得到的回波信号进行多距离段联合脉冲-多普勒处理的方法为:步骤S31,使用不同的接收滤波器组对接收信号进行匹配滤波处理,得到不同距离段对应的匹配滤波输出结果,对于第qq=0,…,Q-1个距离段对应的接收滤波器组hqt,为PAPC编码信号集基带参考信号ureft循环移位q个脉冲后得到,则第q个距离段对应的匹配滤波输出结果表示为: 步骤S32,对步骤S31的第q个距离段匹配滤波输出结果按脉冲重复周期重排,作慢时间脉冲-多普勒处理,即沿慢时间进行加窗、补零,并作离散傅里叶变换,得到各距离段对应的距离-多普勒平面,将各距离段对应的距离-多普勒平面依次拼接,得到多距离段综合距离-多普勒平面。

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