本發(fā)明屬于雷達(dá)信號(hào)處理領(lǐng)域，具體涉及對(duì)雷達(dá)間歇調(diào)制信號(hào)的處理技術(shù)，特別是一種對(duì)間歇調(diào)制信號(hào)的分段匹配濾波處理方法。

背景技術(shù)：

雷達(dá)系統(tǒng)的內(nèi)場(chǎng)輻射式仿真是在以微波暗室為代表的內(nèi)場(chǎng)環(huán)境中，通過各種模擬技術(shù)和理論方法等效手段，真實(shí)地復(fù)現(xiàn)實(shí)際雷達(dá)電磁波的產(chǎn)生、輻射、傳播、目標(biāo)散射、接收、處理等所有過程。相比于外場(chǎng)輻射式仿真來說，內(nèi)場(chǎng)輻射式仿真具有保密性好、靈活性高、重復(fù)性強(qiáng)等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。在內(nèi)場(chǎng)對(duì)窄帶雷達(dá)進(jìn)行仿真，可逼真復(fù)現(xiàn)復(fù)雜電磁環(huán)境下雷達(dá)的探測(cè)和跟蹤過程。但是，如果應(yīng)用這種方法對(duì)大時(shí)寬帶寬雷達(dá)進(jìn)行仿真，會(huì)遇到難以回避的困難：由于內(nèi)場(chǎng)的距離較小，雷達(dá)的距離盲區(qū)較大，大于內(nèi)場(chǎng)中目標(biāo)和雷達(dá)的距離，這也意味著發(fā)射脈沖尚未完全發(fā)射完畢，而回波前沿已經(jīng)達(dá)到，對(duì)于收發(fā)一體的雷達(dá)來說，難以完成回波的接收。如果將大時(shí)寬帶寬信號(hào)分成若干段信號(hào)，即將一個(gè)大時(shí)寬帶寬信號(hào)變成若干段的“間歇”信號(hào)，應(yīng)用于寬帶信號(hào)的內(nèi)場(chǎng)輻射式仿真中，通過發(fā)射和接收的交替進(jìn)行，生成長(zhǎng)脈沖被分成多個(gè)短脈沖的間歇調(diào)制信號(hào)，可以有效解決場(chǎng)地受限、收發(fā)遮擋和信號(hào)隔離度要求高等難題。研究空間受限條件下間歇調(diào)制信號(hào)的目標(biāo)回波脈沖處理方法，是解決雷達(dá)長(zhǎng)脈沖信號(hào)內(nèi)場(chǎng)輻射式仿真的關(guān)鍵技術(shù)。

在對(duì)間歇調(diào)制信號(hào)進(jìn)行處理的傳統(tǒng)思路是采用長(zhǎng)脈沖的匹配濾波器對(duì)間歇調(diào)制信號(hào)進(jìn)行匹配濾波處理，但是，采用長(zhǎng)脈沖匹配會(huì)導(dǎo)致匹配輸出包含一系列假目標(biāo)脈沖串，如果在一個(gè)較大的目標(biāo)周圍存在小目標(biāo)，則會(huì)出現(xiàn)假目標(biāo)串對(duì)弱小目標(biāo)信號(hào)的遮蓋，必須通過后期的信號(hào)處理和信息篩選來提高探測(cè)性能，因而仿真系統(tǒng)的規(guī)模變大、成本增加。如果能夠直接利用匹配濾波處理抑制假目標(biāo)脈沖串，則能夠簡(jiǎn)化仿真系統(tǒng)，有效控制成本。實(shí)際上，長(zhǎng)脈沖的匹配濾波器相對(duì)于間歇調(diào)制信號(hào)是存在“失配”的，可以根據(jù)間歇調(diào)制信號(hào)設(shè)計(jì)更佳的匹配濾波器，這為信號(hào)處理的優(yōu)化提供了可能性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種對(duì)間歇調(diào)制信號(hào)的分段匹配濾波處理方法，以抑制間歇調(diào)制信號(hào)輸出的假目標(biāo)脈沖串，提高信號(hào)對(duì)真實(shí)目標(biāo)的檢測(cè)能力。主要采用匹配濾波技術(shù)，提出了對(duì)間歇調(diào)制信號(hào)的分段匹配濾波處理方法。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下：

步驟一：線性調(diào)頻信號(hào)采樣生成間歇調(diào)制信號(hào)。

首先由信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生一定帶寬、脈寬和調(diào)頻斜率的線性調(diào)頻信號(hào)，再用周期固定的方波脈沖串對(duì)其進(jìn)行調(diào)制，生成間歇調(diào)制信號(hào)。

步驟二：設(shè)計(jì)間歇調(diào)制信號(hào)的分段匹配濾波器。

根據(jù)間歇調(diào)制信號(hào)的表達(dá)式，時(shí)域取反取共軛得到分段匹配濾波器的表達(dá)式，并設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)分段匹配濾波器。

步驟三：對(duì)間歇調(diào)制信號(hào)進(jìn)行分段匹配濾波處理，分析輸出信號(hào)的目標(biāo)特性。

把不同采樣周期的間歇調(diào)制信號(hào)通過對(duì)應(yīng)的分段匹配濾波器進(jìn)行處理，分析輸出信號(hào)的目標(biāo)特性，并研究得到輸出信號(hào)中假目標(biāo)脈沖串的大小與方波周期之間的關(guān)系。

步驟四：實(shí)現(xiàn)最佳的間歇調(diào)制信號(hào)分段匹配濾波。

根據(jù)步驟三中得到的假目標(biāo)脈沖串的大小與方波周期之間的關(guān)系，調(diào)節(jié)方波信號(hào)的周期，重復(fù)步驟一、二、三，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化的間歇調(diào)制信號(hào)分段匹配濾波處理。

本發(fā)明的有益效果主要包括：

第一，解決間歇調(diào)制信號(hào)頻譜不連續(xù)導(dǎo)致的假目標(biāo)脈沖串自干擾問題。間歇調(diào)制信號(hào)的匹配濾波結(jié)果在時(shí)域表現(xiàn)為一系列的脈沖串，本文提出的分段匹配濾波方法，根據(jù)其輸出的幅度特性反饋調(diào)節(jié)間歇采樣的周期并設(shè)計(jì)相應(yīng)的分段匹配濾波器，從而實(shí)現(xiàn)理想的匹配濾波處理，只輸出真實(shí)目標(biāo)信號(hào)，有效解決假目標(biāo)脈沖串自干擾的問題；

第二，消除假目標(biāo)脈沖串對(duì)弱小目標(biāo)信號(hào)的干擾。間歇調(diào)制信號(hào)采用長(zhǎng)脈沖匹配濾波器的輸出包含一系列假目標(biāo)脈沖串，因此，當(dāng)存在強(qiáng)弱不同的多個(gè)目標(biāo)時(shí)，大目標(biāo)信號(hào)的假目標(biāo)脈沖串會(huì)掩蓋弱小目標(biāo)的真實(shí)信號(hào)。本發(fā)明提出的分段匹配濾波器的最佳結(jié)果能完全抑制假目標(biāo)脈沖串，只輸出真實(shí)目標(biāo)信號(hào)，消除了假目標(biāo)脈沖串對(duì)小目標(biāo)信號(hào)的干擾。

附圖說明

圖1是間歇調(diào)制信號(hào)的分段匹配濾波處理的總體流程圖。

圖2是線性調(diào)頻信號(hào)采樣生成間歇調(diào)制信號(hào)簡(jiǎn)單示意圖。

圖3(a)是間歇調(diào)制信號(hào)的頻譜圖。

圖3(b)是分段匹配濾波器頻譜結(jié)構(gòu)圖。

圖4(a)是調(diào)制周期為10^-5s的間歇信號(hào)經(jīng)過分段匹配濾波器的輸出圖。

圖4(b)是調(diào)制周期為的間歇信號(hào)經(jīng)過分段匹配濾波器的輸出圖。

圖5是基于本發(fā)明的系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖。

圖6是本發(fā)明對(duì)最佳的間歇調(diào)制信號(hào)分段匹配濾波處理效果示例圖。

具體實(shí)施方式

目前，本發(fā)明僅適用于雷達(dá)線性調(diào)頻信號(hào)，結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明所提出的對(duì)間歇調(diào)制信號(hào)的分段匹配濾波處理的方法作進(jìn)一步解釋。圖1是本發(fā)明的簡(jiǎn)要流程圖，圖5是基于本發(fā)明所提出方法設(shè)計(jì)的系統(tǒng)框圖。本發(fā)明具體涉及以下步驟:

步驟一：線性調(diào)頻信號(hào)采樣生成間歇調(diào)制信號(hào)。

由信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生帶寬為b、脈寬為t的單位能量的線性調(diào)頻信號(hào)a(t)，用周期為ts的單位幅度的方波脈沖串信號(hào)p(t)作為采樣信號(hào)對(duì)線性調(diào)頻信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，得到的間歇調(diào)制信號(hào)x(t)為：x(t)＝a(t)·p(t)，過程如圖2所示。其中，采樣脈沖持續(xù)時(shí)間ts等于方波脈沖串周期ts的一半，即：2ts＝ts；方波脈沖串周期ts可以根據(jù)實(shí)際的要求進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，來實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的間歇調(diào)制信號(hào)設(shè)計(jì)和處理。

步驟二：設(shè)計(jì)間歇調(diào)制信號(hào)的分段匹配濾波器。

由于間歇調(diào)制信號(hào)直接用線性調(diào)頻信號(hào)的匹配濾波器進(jìn)行處理時(shí)，輸出包含一系列不可消除的假目標(biāo)脈沖串，所以本發(fā)明直接對(duì)間歇調(diào)制信號(hào)時(shí)域取反并取共軛得到新的匹配濾波器，其表達(dá)式h(t)滿足h(t)＝x^*(-t)，其中t為時(shí)間參數(shù)，x(t)為間歇調(diào)制信號(hào)表達(dá)式，因?yàn)榇藭r(shí)濾波器在時(shí)域上不連續(xù)，所以稱之為分段匹配濾波器。間歇調(diào)制信號(hào)和分段匹配濾波器的頻譜結(jié)構(gòu)分別如圖3(a)、圖3(b)所示。

步驟三：對(duì)間歇調(diào)制信號(hào)進(jìn)行分段匹配濾波處理，分析輸出信號(hào)的目標(biāo)特性。具體包括以下步驟：

首先，把不同采樣周期的間歇調(diào)制信號(hào)分別通過對(duì)應(yīng)的分段匹配濾波器進(jìn)行處理，結(jié)果如圖4(a)、圖4(b)所示。通過比較輸出信號(hào)的目標(biāo)特性，發(fā)現(xiàn)對(duì)于不同的采樣周期，輸出信號(hào)的假目標(biāo)脈沖串的幅度值差異很大，因此需要具體研究二者之間的關(guān)系。

然后，根據(jù)仿真結(jié)果并運(yùn)用信號(hào)卷積、傅里葉變換和傅里葉反變換推導(dǎo)可以得到，分段匹配濾波輸出的第n階假目標(biāo)脈沖的幅度值bn為：

由上式可知bn是周期變化的，其重復(fù)周期的大小與線性調(diào)頻信號(hào)的脈寬b成正比，和線性調(diào)頻信號(hào)的帶寬t、方波周期的平方ts²成反比；且存在最小重復(fù)周期使得所有的脈沖在周期內(nèi)的某個(gè)點(diǎn)處滿足bn＝0，即對(duì)應(yīng)的脈沖幅度全部為零。

第三，推導(dǎo)發(fā)現(xiàn)當(dāng)(k為任意非負(fù)整數(shù))時(shí)，所有非零階的脈沖峰值bn均為0，即輸出能夠完全消除假目標(biāo)脈沖串的影響。

步驟四：實(shí)現(xiàn)最佳的間歇調(diào)制信號(hào)分段匹配濾波。

根據(jù)信號(hào)發(fā)生器產(chǎn)生線性調(diào)頻信號(hào)的帶寬b和脈寬t，調(diào)節(jié)方波發(fā)生器產(chǎn)生周期ts滿足(k為任意非負(fù)整數(shù))的方波脈沖串，對(duì)線性調(diào)頻信號(hào)進(jìn)行調(diào)制生成最佳的間歇調(diào)制信號(hào)和相應(yīng)的分段匹配濾波器，進(jìn)行匹配濾波處理的輸出如圖6所示。

圖4(a)、圖4(b)和圖6是對(duì)本發(fā)明所進(jìn)行的仿真驗(yàn)證。兩組仿真均設(shè)置線性調(diào)頻信號(hào)的帶寬b＝5mhz，脈寬t＝1.25×10^-4s。

圖4(a)、圖4(b)是本發(fā)明對(duì)方波周期隨機(jī)選取的間歇調(diào)制信號(hào)的分段匹配濾波處理的效果示例圖。仿真設(shè)置的方波周期ts分別為10^-5s和

圖6是本發(fā)明實(shí)現(xiàn)最佳的間歇調(diào)制信號(hào)分段匹配濾波處理的效果示例圖。仿真實(shí)驗(yàn)中，設(shè)置方波周期為即此時(shí)濾波器輸出為真實(shí)目標(biāo)脈沖信號(hào)，假目標(biāo)脈沖串被完全消除，避免通過后期數(shù)據(jù)處理來提取真實(shí)目標(biāo)信號(hào)，優(yōu)化了信號(hào)處理的過程。