一種固態(tài)功放脈壓導航雷達的回波信號拼接處理方法與流程
本發(fā)明涉及脈壓導航雷達信號處理領域，尤其涉及一種固態(tài)功放脈壓導航雷達的回波信號拼接處理方法。
背景技術：
導航雷達是海上船舶導航系統(tǒng)必須安裝的設備之一，固態(tài)功放脈壓導航雷達采用固態(tài)功放發(fā)射機和數(shù)字脈沖壓縮技術，發(fā)射功率低，易安裝，對人體危害小。
以往，采用磁控管發(fā)射機的導航雷達僅發(fā)射一種脈沖，回波形式單一，無需進行回波拼接處理。固態(tài)功放脈壓雷達發(fā)射機通過天線發(fā)射脈沖組，一個脈沖組包括1到2個脈沖。一般來講，對于近量程脈沖組僅含一個窄脈沖；對于中遠量程脈沖組包含一個窄脈沖和一個寬脈沖。接收機按時間依次接收到來自目標反射的脈沖組內的各個回波，對于近量程，回波只有一種類型，不需要拼接處理；但是在中遠量程下，有2種回波類型，需要拼接處理。
一般地，兩類脈沖都是線性調頻信號，其回波經(jīng)過脈沖壓縮處理后，因時延帶寬積不同，脈壓處理結果數(shù)據(jù)的幅度有差異。如果直接拼接兩個回波，再進行后續(xù)處理，幅度水平的差異將導致雷達圖像出現(xiàn)拼接環(huán)；因回波中包含雜波和噪聲，致使兩類回波幅度水平之比并非時延帶寬積之比，尋找真實的幅度水平比非常困難，且作為拼接系數(shù)用于回波拼接，效果不理想。而恒虛警率檢測以后的回波幅度是量化幅度，沒有雜波和噪聲的影響，兩類回波之間的幅度水平是基本一致的，這樣，對檢測后的兩類回波信號拼接相對容易，且效果較好。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種固態(tài)功放脈壓導航雷達的回波信息拼接處理方法，能夠消除幅度水平的差異將導致雷達圖像出現(xiàn)的拼接環(huán)，提高拼接處及其附近目標的檢測能力，為用戶提供完整清晰的雷達目標顯示圖像。
本發(fā)明的目的是通過以下技術方案來實現(xiàn)的：一種固態(tài)功放脈壓導航雷達的回波信息拼接處理方法，所述的方法的步驟如下：
S1、雷達接收機按照時間依次接收來自目標反射的脈沖組內的兩次回波信號；
S2、將回波信號轉換為中頻信號后輸出到信號處理的A/D轉換器，A/D轉換器對脈沖組內的兩次回波信號依次進行采樣；
S3、數(shù)字下變頻模塊依次對接收到來自中頻采樣模塊的兩次回波信號的采樣數(shù)據(jù)進行數(shù)字下變頻處理，其中第1次回波信號處理結果包括同相信號s1I(n1)和正交信號s1Q(n1)的兩路數(shù)字基帶信號，其中n1為大于等于0小于等于第1次回波最大采樣點數(shù)N1rx-1的整數(shù)，第2次回波信號處理結果包括同相信號s2I(n2)和正交信號s2Q(n2)的兩路數(shù)字基帶信號，其中n2為大于等于0小于等于第2次回波最大采樣點數(shù)N2rx-1的整數(shù)；
S4、把第1次回波信號的基帶信號s1I(n1)/s1Q(n1)送到脈沖壓縮模塊進行脈沖壓縮處理，得到脈沖壓縮處理結果為脈壓復信號s1c(n1)；把第2次回波信號的基帶信號s2I(n2)/s2Q(n2)送到脈沖壓縮模塊進行脈沖壓縮處理，得到脈沖壓縮處理結果為脈壓復信號s2c(n2)；
S5、對脈壓復信號s1c(n1)和s2c(n2)分別進行抽取處理，其中抽取倍數(shù)是由量程決定的規(guī)定倍數(shù)Kdec，處理結果變?yōu)閺托盘杝1dec(n1)、s2dec(n2)，其總長度變?yōu)镹1rx/Kdec、N2rx/Kdec，內部各回波段長度也縮減為原來的1/Kdec；
S6、對s1dec(n1)、s2dec(n2)分別進行相參積累處理，其中積累次數(shù)是由天線波束內駐留的脈沖個數(shù)決定的規(guī)定次數(shù)Nacc；對Nacc次脈沖重復周期的s1dec(n1)、s2dec(n2)進行存儲，其中，s1dec(n1)的第m個脈沖重復周期的數(shù)據(jù)表示為s1dec(m.n1)，s2dec(n2)的第m個脈沖重復周期的數(shù)據(jù)表示為s2dec(m.n2)，其中m為大于等于0小于等于Nacc-1的整數(shù)；對同一距離單元n1和n2的不同脈沖重復周期的Nacc個復數(shù)據(jù)進行相參積累，得到該距離單元的積累結果，在全部距離單元重復此處理獲得該相干處理間隔內的相參積累結果s1acc(n1)、s2acc(n2)；
S7、對s1acc(n1)、s2acc(n2)相參積累結果分別進行恒虛警率檢測，得到檢測結果為s1CFAR(n1)、s2CFAR(n2)；
S8、把兩次回波信號的檢測結果s1CFAR(n1)和s2CFAR(n2)進行拼接，得到最終檢測結果scomb(n)；scomb(n)由前中后三段數(shù)據(jù)組成，前段數(shù)據(jù)sfront(n1)等于s1CFAR(n1)，后段數(shù)據(jù)sbeh(n2)等于s2CFAR(n2)，中段數(shù)據(jù)smid(n0)是由s1CFAR(n1)和s2CFAR(n2)拼接處理得到；
S9、把拼接結果輸出到雷達顯示設備顯示。
對兩次回波信號進行采樣包括：
S21、第1次回波采樣表示為secho1(n1)，其中n1為大于等于0小于等于N1rx-1的整數(shù)，N1rx為最大采樣點數(shù)；secho1(n1)分3個回波段進行采樣，其中，包括主回波段s1m(n1)，第1次回波主回波段長度N1m，重疊回波段s1o(n1)，第1次回波重疊回波段長度N1o，后參考回波段s1rb(n1)，第1次回波后參考回波段長度N1rb，顯然地，N1rx＝N1m+N1o+N1rb；
S22、第2次回波采樣表示為secho2(n2)，其中n1為大于等于0小于等于N2rx-1的整數(shù)，N2rx為最大采樣點數(shù)；secho2(n2)分4個回波段進行采樣，其中，包括前參考回波段s2rf(n2)，，第2次回波前參考回波段長度N2rf，主回波段s2m(n2)，，第2次回波主回波段長度N2m，重疊回波段s2o(n2)，，第2次回波重疊回波段長度N2o，后參考回波段s2rb(n2)，，第2次回波重疊回波段長度N1rb，顯然地，N2rx＝N2rf+N2m+N2o+N2rb。
所述的通過恒虛警率檢測得到的檢測結果方法為：
S71、s1acc(n1)的檢測單元總長度為(N1m+N1o)/Kdec，參考單元長度為N1rb/Kdec到2N1rb/Kdec，在形成門限過程中，第0號檢測單元至第N1rb/Kdec-1號檢測單元有完整的后參考單元，卻沒有完整的前參考單元，這時，門限形成以后參考單元計算出的門限為主；s1acc(n1)的檢測結果為s1CFAR(n1)，其中n1為大于等于0小于等于(N1m+N1o)/Kdec-1的整數(shù)，s1CFAR(n1)包括主回波檢測結果s1CFARm(n1)和重疊回波檢測結果s1CFARo(n1)兩段；
S72、s2acc(n2)的檢測單元總長度為(N2m+N2o)/Kdec，參考單元長度為(N2rf+N2rb)/Kdec，所有的檢測單元都具備完整的參考單元以形成門限；s2acc(n2)的檢測結果為s2CFAR(n2)，其中n2為大于等于0小于等于(N2m+N2o)/Kdec-1的整數(shù)，s2CFAR(n2)包括主回波檢測結果s2CFARm(n2)和重疊回波檢測結果s2CFARo(n2)兩段。
所述的拼接方法為：
S81、因為N1o＝N2o，設No＝N1o＝N2o，則s1CFARo(n1)、s2CFARo(n2)的總長度均為No/Kdec，其中，n1和n2均為大于等于0小于等于No/Kdec-1的整數(shù)，將s1CFARo(n1)、s2CFARo(n2)相減得到重疊回波差信號
S82、利用拼接準則得到中段數(shù)據(jù)smid(n0)，拼接準則如下：
本發(fā)明的有益效果是：一種固態(tài)功放脈壓導航雷達的回波信息拼接處理方法，能夠消除幅度水平的差異將導致雷達圖像出現(xiàn)的拼接環(huán)，提高拼接處及其附近目標的檢測能力，為用戶提供完整清晰的雷達目標顯示圖像。
附圖說明
圖1為拼接處理方法實現(xiàn)流程圖；
圖2為兩次回波采樣數(shù)據(jù)結構與發(fā)射信號時序關系示意圖；
圖3為兩次回波信號檢測結果時序關系示意圖；
圖4為回波拼接處理示意圖。
具體實施方式
下面結合附圖進一步詳細描述本發(fā)明的技術方案，但本發(fā)明的保護范圍不局限于以下所述。
如圖1所示，一種固態(tài)功放脈壓導航雷達的回波信息拼接處理方法，所述的方法的步驟如下：
S1、雷達接收機按照時間依次接收來自目標反射的脈沖組內的兩次回波信號；
S2、將回波信號轉換為中頻信號后輸出到信號處理的A/D轉換器，A/D轉換器對脈沖組內的兩次回波信號依次進行采樣；
S3、數(shù)字下變頻模塊依次對接收到來自中頻采樣模塊的兩次回波信號的采樣數(shù)據(jù)進行數(shù)字下變頻處理，其中第1次回波信號處理結果包括同相信號s1I(n1)和正交信號s1Q(n1)的兩路數(shù)字基帶信號，其中n1為大于等于0小于等于第1次回波最大采樣點數(shù)N1rx-1的整數(shù)，第2次回波信號處理結果包括同相信號s2I(n2)和正交信號s2Q(n2)的兩路數(shù)字基帶信號，其中n2為大于等于0小于等于第2次回波最大采樣點數(shù)N2rx-1的整數(shù)；
S4、把第1次回波信號的基帶信號s1I(n1)/s1Q(n1)送到脈沖壓縮模塊進行脈沖壓縮處理，得到脈沖壓縮處理結果為脈壓復信號s1c(n1)；把第2次回波信號的基帶信號s2I(n2)/s2Q(n2)送到脈沖壓縮模塊進行脈沖壓縮處理，得到脈沖壓縮處理結果為脈壓復信號s2c(n2)；
S5、對脈壓復信號s1c(n1)和s2c(n2)分別進行抽取處理，其中抽取倍數(shù)是由量程決定的規(guī)定倍數(shù)Kdec，處理結果變?yōu)閺托盘杝1dec(n1)、s2dec(n2)，其總長度變?yōu)镹1rx/Kdec、N2rx/Kdec，內部各回波段長度也縮減為原來的1/Kdec；
S6、對s1dec(n1)、s2dec(n2)分別進行相參積累處理，其中積累次數(shù)是由天線波束內駐留的脈沖個數(shù)決定的規(guī)定次數(shù)Nacc；對Nacc次脈沖重復周期的s1dec(n1)、s2dec(n2)進行存儲，其中，s1dec(n1)的第m個脈沖重復周期的數(shù)據(jù)表示為s1dec(m.n1)，s2dec(n2)的第m個脈沖重復周期的數(shù)據(jù)表示為s2dec(m.n2)，其中m為大于等于0小于等于Nacc-1的整數(shù)；對同一距離單元n1和n2的不同脈沖重復周期的Nacc個復數(shù)據(jù)進行相參積累，得到該距離單元的積累結果，在全部距離單元重復此處理獲得該相干處理間隔內的相參積累結果s1acc(n1)、s2acc(n2)；
S7、對s1acc(n1)、s2acc(n2)相參積累結果分別進行恒虛警率檢測，得到檢測結果為s1CFAR(n1)、s2CFAR(n2)；
S8、把兩次回波信號的檢測結果s1CFAR(n1)和s2CFAR(n2)進行拼接，得到最終檢測結果scomb(n)；scomb(n)由前中后三段數(shù)據(jù)組成，前段數(shù)據(jù)sfront(n1)等于s1CFAR(n1)，后段數(shù)據(jù)sbeh(n2)等于s2CFAR(n2)，中段數(shù)據(jù)smid(n0)是由s1CFAR(n1)和s2CFAR(n2)拼接處理得到；
S9、把拼接結果輸出到雷達顯示設備顯示。
對兩次回波信號進行采樣包括：
S21、第1次回波采樣表示為secho1(n1)，其中n1為大于等于0小于等于N1rx-1的整數(shù)，N1rx為最大采樣點數(shù)；secho1(n1)分3個回波段進行采樣，其中，包括主回波段s1m(n1)，第1次回波主回波段長度N1m，重疊回波段s1o(n1)，第1次回波重疊回波段長度N1o，后參考回波段s1rb(n1)，第1次回波后參考回波段長度N1rb，顯然地，N1rx＝N1m+N1o+N1rb；
S22、第2次回波采樣表示為secho2(n2)，其中n1為大于等于0小于等于N2rx-1的整數(shù)，N2rx為最大采樣點數(shù)；secho2(n2)分4個回波段進行采樣，其中，包括前參考回波段s2rf(n2)，，第2次回波前參考回波段長度N2rf，主回波段s2m(n2)，，第2次回波主回波段長度N2m，重疊回波段s2o(n2)，，第2次回波重疊回波段長度N2o，后參考回波段s2rb(n2)，，第2次回波重疊回波段長度N1rb，顯然地，N2rx＝N2rf+N2m+N2o+N2rb。
所述的主回波段的采樣數(shù)據(jù)將提供給恒虛警率檢測模塊作為檢測單元；前參考回波段的采樣數(shù)據(jù)將提供給恒虛警率檢測模塊作為前參考單元數(shù)據(jù)，后參考回波段的采樣數(shù)據(jù)將提供給CFAR檢測模塊作為后參考單元數(shù)據(jù)，前后參考回波段采樣長度相等，即N2rb＝N2rf；重疊回波段的采樣數(shù)據(jù)也將提供給恒虛警率檢測模塊作為一部分檢測單元，兩次回波的重疊回波段對應相同的距離單元編號，且長度相等，即N1o＝N2o，兩次回波信號采集數(shù)據(jù)結構與發(fā)射信號時序關系如圖2所示。
所述的通過恒虛警率檢測得到的檢測結果方法為：
S71、s1acc(n1)的檢測單元總長度為(N1m+N1o)/Kdec，參考單元長度為N1rb/Kdec到2N1rb/Kdec，在形成門限過程中，第0號檢測單元至第N1rb/Kdec-1號檢測單元有完整的后參考單元，卻沒有完整的前參考單元，這時，門限形成以后參考單元計算出的門限為主；s1acc(n1)的檢測結果為s1CFAR(n1)，其中n1為大于等于0小于等于(N1m+N1o)/Kdec-1的整數(shù)，s1CFAR(n1)包括主回波檢測結果s1CFARm(n1)和重疊回波檢測結果s1CFARo(n1)兩段；兩次回波檢測結果的時序關系示意圖如圖3所示。
S72、s2acc(n2)的檢測單元總長度為(N2m+N2o)/Kdec，參考單元長度為(N2rf+N2rb)/Kdec，所有的檢測單元都具備完整的參考單元以形成門限；s2acc(n2)的檢測結果為s2CFAR(n2)，其中n2為大于等于0小于等于(N2m+N2o)/Kdec-1的整數(shù)，s2CFAR(n2)包括主回波檢測結果s2CFARm(n2)和重疊回波檢測結果s2CFARo(n2)兩段。
所述的拼接方法為：
S81、因為N1o＝N2o，設No＝N1o＝N2o，則s1CFARo(n1)、s2CFARo(n2)的總長度均為No/Kdec，其中，n1和n2均為大于等于0小于等于No/Kdec-1的整數(shù)，將s1CFARo(n1)、s2CFARo(n2)相減得到重疊回波差信號
S82、利用拼接準則得到中段數(shù)據(jù)smid(n0)，拼接準則如下：
所述的T是門限規(guī)定值。對重疊回波段每個距離單元的目標來說，兩次回波檢測結果的幅度差距較大，且超過門限規(guī)定值T，則認為回波拼接處丟失目標的概率大，應該以幅度大的那次回波作為中段檢測結果輸出；而幅度差距較小，尚未超過門限規(guī)定值T，則認為回波拼接處丟失目標的概率小，以兩次回波幅度的均值作為中段檢測結果輸出即可?；夭ㄆ唇臃椒ㄈ鐖D4所示。最后，把拼接處理結果輸出到雷達顯示設備。
以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當理解本發(fā)明并非局限于本文所披露的形式，不應看作是對其他實施例的排除，而可用于各種其他組合、修改和環(huán)境，并能夠在本文所述構想范圍內，通過上述教導或相關領域的技術或知識進行改動。而本領域人員所進行的改動和變化不脫離本發(fā)明的精神和范圍，則都應在本發(fā)明所附權利要求的保護范圍內。
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