一種處理非相干散射雷達(dá)散射信號的波形設(shè)計方法
【專利摘要】一種處理非相干散射雷達(dá)散射信號的波形設(shè)計方法，在非相干散射雷達(dá)信號處理的基礎(chǔ)上，結(jié)合巴克碼，長脈沖編碼以及交替碼對回波信號進(jìn)行處理，根據(jù)三者自相關(guān)函數(shù)表達(dá)式，利用MATlAB軟件求得三種編碼的自相關(guān)函數(shù)以及其功率譜。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：可探測到電離層多種參數(shù)，結(jié)合巴克碼、長脈沖編碼以及交替碼的信號處理過程，利用MATLAB軟件求出其自相關(guān)函數(shù)和功率譜。
【專利說明】一種處理非相干散射雷達(dá)散射信號的波形設(shè)計方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種波形設(shè)計方法，尤其涉及一種處理非相干散射雷達(dá)散射信號的波形設(shè)計方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電離層對無線電通信、導(dǎo)航、測量以及人類空間活動等都有著非常重要的影響，從而對電離層的研究具有十分重要的意義，非相干散射雷達(dá)是探測電離層的強(qiáng)有力工具，是唯一能夠測量整個電離層高度的設(shè)備，可覆蓋從六十公里至兩千公里左右的范圍，從而探測到電離層多種參數(shù)，包括電子密度、電子溫度、離子密度和離子溫度等。由于非相干散射雷達(dá)的建造和運(yùn)行費(fèi)用都比較昂貴，所以并沒有廣泛運(yùn)用，目前全世界大概只有十部非相干散射雷達(dá)，集中于美洲和北歐。我國于2008年開工建設(shè)的空間科學(xué)重大項(xiàng)目——子午工程，其中涉及了領(lǐng)頭設(shè)備非相干散射雷達(dá)技術(shù)，本發(fā)明是一種處理非相干散射雷達(dá)回波信號的方法，具體給出了巴克碼、長脈沖編碼和交替碼的信號處理算法。
[0003]探測電離層是指用直接或間接的探測方法，獲得電離層物理參量及其變化規(guī)律的工作，之前就有用連續(xù)波法來進(jìn)行探測，后來發(fā)明電離層垂直探測裝置，直到戈登提出的電離層非相干散射探測理論，從此拉開了非相干散射雷達(dá)發(fā)展的序幕。之后人們開始研究一種新的電離層探測手段——非相干散射雷達(dá)，是目前測量空間大氣環(huán)境參數(shù)最先進(jìn)的手段。
[0004]研究非相干散射雷達(dá)的過程中，有兩個問題需要解決，一是散射信號功率譜的計算，二是對等離子體散射譜進(jìn)行建模分析并且反演得到電離層的參量。第一個就是涉及到信號處理的部分，在沒有實(shí)測數(shù)據(jù)的情況下，可以在非相干散射雷達(dá)信號處理的基礎(chǔ)上，結(jié)合巴克碼，長脈沖編碼以及交替碼對回波信號進(jìn)行處理，從而有了非相干散射雷達(dá)散射信號的波形設(shè)計方法。
[0005]在深刻理解非相干散射基本原理的基礎(chǔ)上，熟悉回波信號處理的一般過程，研究基本雷達(dá)調(diào)制方式:巴克碼，長脈沖編碼以及交替碼，根據(jù)其自相關(guān)函數(shù)表達(dá)式，利用MATlAB軟件可求得三種編碼的自相關(guān)函數(shù)以及其功率譜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種處理非相干散射雷達(dá)散射信號的波形設(shè)計方法，當(dāng)我們探測電離層時，不同的編碼方式和回波處理過程將會影響其探測譜的形狀，為了消除這兩方面所帶來的不平衡性，所以需要對求得的功率譜進(jìn)行修正，由此我們引入了模糊函數(shù)這一概念，在整個波形設(shè)計過程中，其核心就是模糊函數(shù)，包括幅度模糊函數(shù)、二維模糊函數(shù)、距離幅度模糊函數(shù)以及距離模糊函數(shù)。非相干散射雷達(dá)散射信號處理主要有巴克碼、長脈沖編碼以及交替碼三種編碼方式。
[0007]本發(fā)明是這樣來實(shí)現(xiàn)的，其特征在于:在非相干散射雷達(dá)信號處理的基礎(chǔ)上，結(jié)合巴克碼，長脈沖編碼以及交替碼對回波信號進(jìn)行處理，根據(jù)三者自相關(guān)函數(shù)表達(dá)式，利用MATlAB軟件求得三種編碼的自相關(guān)函數(shù)以及其功率譜。
[0008]本發(fā)明所述巴克碼是一種相位調(diào)制，是二相編碼信號的一種，在相位編碼中，發(fā)射脈沖被劃分為一系列單元，每個單元具有一個確定的相位，一般在實(shí)際處理中，相位有開和O,這種相位編碼對應(yīng)的兩個包絡(luò)值是-1和I或者O和I。巴克碼是一種脈沖壓縮編碼波形，可獲得較高的距離分辨率和最大可能探測距離；其特征在于:若一個η位的巴克碼{ χ3,Xx }，每個碼元口、可能取值+1或-1，則它必然滿足條件:
【權(quán)利要求】
1.一種處理非相干散射雷達(dá)散射信號的波形設(shè)計方法，其特征在于:在非相干散射雷達(dá)信號處理的基礎(chǔ)上，結(jié)合巴克碼，長脈沖編碼以及交替碼對回波信號進(jìn)行處理，根據(jù)三者自相關(guān)函數(shù)表達(dá)式，利用MATlAB軟件求得三種編碼的自相關(guān)函數(shù)以及其功率譜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種處理非相干散射雷達(dá)散射信號的波形設(shè)計方法，其特征在于:所述巴克碼是一種相位調(diào)制，是二相編碼信號的一種，若一個η位的巴克碼{X1, x2，X3，…,Xx }，每個碼元6只可能取值+1或-1，則它滿足條件:
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種處理非相干散射雷達(dá)散射信號的波形設(shè)計方法，其特征在于:所述長脈沖編碼調(diào)制通常適用于探測電離層F層或低仰角和低空間分辯率探測，長脈沖的自相關(guān)函數(shù)可以表示為:
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種處理非相干散射雷達(dá)散射信號的波形設(shè)計方法，其特征在于:所述交替碼是將單個長脈沖劃分為一系列小單元，所有的單元之間可以進(jìn)行相關(guān)操作，且單元之間不影響，可分為強(qiáng)交替碼和弱交替碼。
【文檔編號】G01S7/02GK103913723SQ201410098372
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年3月18日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月18日
【發(fā)明者】姚明, 魯自清, 張梁民, 鄧曉華 申請人:南昌大學(xué)