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专利名称：基于脉间调制的多普勒频谱赋形方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及雷达信号处理领域，特别涉及一种基于脉间调制的多普勒频谱赋形方 法及系统。
背景技术：
雷达具有全天时、全天候、穿透性等优良特性，在导航、遥感、测绘、侦察、警戒、火 控等民用和军事领域有着广泛的应用。但是一方面随着电磁环境的复杂化，尤其是欺骗干 扰的应用，对雷达抗干扰性能提出了更高要求；另一方面，随着新技术新体制雷达探测系 统的出现，如多输入多输出合成孔径雷达(Multiple Input Multiple Output Synthetic Aperture Radar,简称MIMO-SAR)系统等,面临的新问题对信号处理方法提出了迫切需求。
为此，雷达领域已经提出了挖掘利用慢时间维，即多普勒域的信息来提高雷达性 能的许多有效方法。如利用运动目标在短相干处理间隔(CoherentProcessing Interval 简称CPI)中的瞬态多普勒效应,采用动目标检测(MotiveTarget Detector,简称MTD)方 法。将雷达放置在移动平台上，利用空间采样等效为时间采样的思想，在慢时间维进行长相 干处理，获取探测区域高分辨图像的合成孔径方法。随着军事、民用需求的提升，满足大测 绘带高分辨(High Resolution Wide Swath,简称HRWS)需要以及提高系统地面动目标显 示(Ground Moving Target Indication,简称GMTI),提出许多新体制新技术SAR系统,如 方位向多孔径SAR、距离向多孔径SAR、MMO-SAR等。
然而，目前相参脉冲体制雷达对于慢时间维多普勒域信息的利用，无论是短时间 相干处理还是长时间相干处理，都是基于原始的多普勒谱。由于现在复杂电磁环境背景 下，欺骗干扰已成为混淆雷达情报的一种新型潜在威胁。现有主要采用复杂波形设计、工 作频点捷变、重复周期参差、天天转速变化等方法，而在慢时间维多普勒域考虑很少。在长 时间相干积累处理中，新体制新技术SAR系统的出现，对目标信息的利用提出更高要求。 MIMO-SAR系统因为可以利用发射分集和接收分集获得更多的自由度，成为当前雷达领域的 热点研究。但是，其要求发射信号的正交性要好，这极大限制了其实用化进程。正交波形一 般分为两类频分正交波形和码分正交波形。目前，研究多集中在频分正交波形，而同频码 分正交波形因为实际中互相关不为零，在长时间相干积累中会产生互相关噪声，降低图像 质量，难以实用化。发明内容
本发明的目的旨在至少解决上述的技术缺陷之一。
为达到上述目的，本发明一方面的实施例提出一种基于脉间调制的多普勒频谱赋 形方法，包括以下步骤S1:通过波形产生器产生发射脉冲并确定所述发射脉冲的多普勒 频谱赋形函数；S2 :根据所述多普勒频谱赋形函数给所述发射脉冲进行脉间调制生成调制 脉冲；S3 :接收所述调制脉冲并对所述所述调制脉冲进行采样；以及S4 :对所述采样得到的 调制脉冲进行脉间快速傅里叶变换获得赋形多普勒频谱。
根据本发明实施例的方法，通过对发射脉冲进行多普勒频谱赋形，可提高雷达的抗干扰性能，同时为多发射波形雷达系统正交波形的分离提供新的技术途径。
本发明的一个实施例中，所述多普频谱赋形函数为，A(tm) -expU Θ (tm))，其中，tm 表示慢时间，m表示为第m个脉冲间隔周期，A(tm)表示频谱幅度赋形函数。
本发明的一个实施例中，所述脉间调制通过如下公式进行调制 s(t)=p(t) · A (tm) · exp (j Θ (tm)),其中，p(t)表示发射脉冲波形，t表示快时间。
本发明的一个实施例中，所述调制函数中A(tm)和Θ (tm)是自变量乜的任意函数。
本发明的一个实施例中，所述P (t)是单个波形或是多个波形的叠加波，其表达式如下:Ρ( ) = ΣΜ0，其中，Nt表示雷达系统发射波形的个数。1=1
本发明的一个实施例中，所述函数A(tm)和Θ (tm)对不同发射波形是不一样的，即 Pi (t)对应的调制函数为AiUm)和ejtj。
本发明的一个实施例中，所述赋形多普勒频谱为有限谱宽，并且满足如下关系 Ba +冬(Ktm) < /i，其中，Ba表示脉间调制多普勒频谱赋形前的信号频谱谱宽，fPKF表示dtm脉冲重复周期。
为达到上述目的，本发明的实施例另一方面提出一种基于脉间调制的多普勒频谱赋形系统，包括确定函数模 块，用于通过波形产生器产生发射脉冲并确定所述发射脉冲的多普勒频谱赋形函数；调制�？椋糜诟菟龆嗥绽掌灯赘承魏龇⑸渎龀褰新黾涞髦粕傻髦坡龀澹徊裳？椋糜诮邮账龅髦坡龀宀⒍运龅髦坡龀褰胁裳� 以及变换�？椋糜诙运霾裳玫降牡髦坡龀褰新黾淇焖俑道镆侗浠换竦酶承味嗥绽掌灯住�
根据本发明实施例的系统，通过为发射脉冲确定多普勒频谱赋形函数，从而提高了雷达的抗干扰性能，同时为多发射波形雷达系统正交波形的分离提供新的技术途径。
本发明的一个实施例中，所述确定函数�？榈亩嗥掌灯赘承魏� A(tm) · exp (j Θ (tm)),其中，tm表示慢时间，m表示为第m个脉冲间隔周期，A(tm)表示频谱幅度赋形函数。
本发明的一个实施例中，所述调制�？橥ü缦鹿浇械髦� s(t)=p(t) · A (tm) · exp (j Θ (tm)),其中，p(t)表示发射脉冲波形，t表示快时间。
本发明的一个实施例中，所述调制函数中A(tm)和Θ (tm)是自变量乜的任意函数。
本发明的一个实施例中，所述P (t)是单个波形或是多个波形的叠加波，其表达式如下#(0 = /'. (O，其中，Nt表示雷达系统发射波形的个数。
本发明的一个实施例中，所述函数A(tm)和Θ (tm)对不同发射波形是不一样的，即 Pi (t)对应的调制函数为AiUm)和ejtj。
本发明的一个实施例中，所述赋形多普勒频谱为有限谱宽，并且满足如下关系 Ba ^ Zprt，其中，Ba表示脉间调制多普勒频谱赋形前的信号频谱谱宽，fPKF表示dtm脉冲重复周期。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。


本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中
图1为根据本发明一个实施例的基于脉间调制的多普勒频谱赋形方法的流程图2为根据本发明一个实施例的未作脉间调制时的多普勒频谱图3为根据本发明一个实施例的脉间调制后的多普勒频谱图；以及
图4为根据本发明一个实施例的基于脉间调制的多普勒频谱赋形系统的框架图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的， 而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
图1为本发明实施例的基于脉间调制的多普勒频谱赋形方法的流程图。如图1所示，根据本发明实施例的基 于脉间调制的多普勒频谱赋形方法，包括以下步骤
步骤S101，通过波形产生器产生发射脉冲并确定发射脉冲的多普勒频谱赋形函数。
具体地，确定多普勒频谱赋形函数A(tm) · exp(j Θ (tm))，其中，乜表示慢时间，m表示为第m个脉冲间隔周期，A(tm)和Θ (tm)是自变量乜的任意函数。。对于不同发射波形选择不同调制函数，即Nt种发射波形，就对应Nt种调制函数，可表示为 Ai (tm) · exp (j Θ i (tm)), i = 1，2，· · ·，Ντ。
在本发明的实施例中，雷达参数为信号带宽B = 80MHz,雷达重复频率 fPKF=2000Hz,平台速度Vs=120m/s,为单发射波形单接收系统，即NT=1, Nk= I天线孔径为I米。实验中点目标设置与平台最短斜距4000米。当单波形时选择一种调制函数， 取A(tm)=l，即不作幅度赋形，取fa=200Hz，Θ (tm)取一次线性函数，用公式可表示为 Θ (tm) =2 31 fatm=400 3i tm0上述公式表示脉间调制函数，将实现多普勒频谱的中心频率搬移 200Hz ο
步骤S102，根据多普勒频谱赋形函数给发射脉冲进行脉间调制生成调制脉冲。
具体地，对每一个发射脉冲依据多普频谱赋形函数进行脉间调制，如下式所示 s(t)=p(t) · A (tm) exp (j Θ (tm)),其中，p(t)表示发射脉冲波形，t表示快时间,脉冲重复周期为。对于多发射波形，P(t)又可表示为/)(/) = 几(O，从而多发射波形而言脉间调制可表示为
权利要求
1.一种基于脉间调制的多普勒频谱赋形方法，其特征在于，包括以下步骤S1:通过波形产生器产生发射脉冲并确定所述发射脉冲的多普勒频谱赋形函数；52:根据所述多普勒频谱赋形函数给所述发射脉冲进行脉间调制生成调制脉冲；53:接收所述调制脉冲并对所述调制脉冲进行采样；以及54:对所述采样得到的调制脉冲进行脉间快速傅里叶变换获得赋形多普勒频谱。
2.如权利要求1所述的基于脉间调制的多普勒频谱赋形方法，其特征在于，所述多普频谱赋形函数为，A(tm) · exp(j Θ (tm))，其中，tm表示慢时间，m表示为第m个脉冲间隔周期，A(tm)表示频谱幅度赋形函数。
3.如权利要求1所述的基于脉间调制的多普勒频谱赋形方法，其特征在于，所述脉间调制通过如下公式进行调制s (t) =p (t) · A (tm) · exp (j Θ (tm)),其中，P(t)表示发射脉冲波形，t表示快时间。
4.如权利要求2和3所述的基于脉间调制的多普勒频谱赋形方法，其特征在于，所述调制函数中A(tm)和Θ (tm)是自变量乜的任意函数。
5.如权利要求3所述的基于脉间调制的多普勒频谱赋形方法，其特征在于，所述P(t) 是单个波形或是多个波形的叠加波，其表达式如下p(t) = Σλ(ο， ;= 其中，Nt表示雷达系统发射波形的个数。
6.如权利要求2和3所述的基于脉间调制的多普勒频谱赋形方法，其特征在于，所述函数A(tm)和Θ (tm)对不同发射波形是不一样的，即Pi (t)对应的调制函数为AJtm)和 9 i (O。
7.如权利要求1所述的基于脉间调制的多普勒频谱赋形方法，其特征在于，所述赋形多普勒频谱为有限谱宽，并且满足如下关系Ba 輯 m) ^ /prf， dt 其中，Ba表示脉间调制多普勒频谱赋形前的信号频谱谱宽，fPEF表示脉冲重复周期。
8.一种基于脉间调制的多普勒频谱赋形系统，其特征在于，包括确定函数�？椋糜谕üㄐ尾鞑⑸渎龀宀⑷范ㄋ龇⑸渎龀宓亩嗥绽掌灯赘承魏坏髦颇？椋糜诟菟龆嗥绽掌灯赘承魏龇⑸渎龀褰新黾涞髦粕傻髦坡龀澹徊裳？椋糜诮邮账龅髦坡龀宀⒍运龅髦坡龀褰胁裳灰约氨浠荒？椋糜诙运霾裳玫降牡髦坡龀褰新黾淇焖俑道镆侗浠换竦酶承味嗥绽掌灯�。
9.如权利要求8所述的基于脉间调制的多普勒频谱赋形系统，其特征在于，所述确定函数�？榈亩嗥掌灯赘承魏珹(tm) -expU Θ (tm))，其中，tm表示慢时间，m表示为第m 个脉冲间隔周期，A(tm)表示频谱幅度赋形函数。
10.如权利要求8所述的基于脉间调制的多普勒频谱赋形系统，其特征在于，所述调制�？橥ü缦鹿浇械髦芐 (t) =P (t) · A (tm) · exp (j Θ (tm)),其中，P(t)表示发射脉冲波形，t表示快时间。
11.如权利要求9和10所述的基于脉间调制的多普勒频谱赋形系统，其特征在于，所述调制函数中A(tm)和Θ (tm)是自变量乜的任意函数。
12.如权利要求10所述的基于脉间调制的多普勒频谱赋形系统，其特征在于，所述 p(t)是单个波形或是多个波形的叠加波，其表达式如下
13.如权利要求9和10所述的基于脉间调制的多普勒频谱赋形系统，其特征在于，所述函数A(tm)和Θ (tm)对不同发射波形是不一样的，即Pi (t)对应的调制函数为AiUm)和9 i (O。
14.如权利要求1所述的基于脉间调制的多普勒频谱赋形系统，其特征在于，所述赋形多普勒频谱为有限谱宽，并且满足如下关系
全文摘要
本发明提出一种基于脉间调制的多普勒频谱赋形方法及系统。其中，方法包括以下步骤通过波形产生器产生发射脉冲并确定发射脉冲的多普勒频谱赋形函数；根据多普勒频谱赋形函数给发射脉冲进行脉间调制生成调制脉冲；接收调制脉冲(回波信号)并数字采样；以及对采样得到的调制脉冲进行脉间快速傅里叶变换获得赋形多普勒频谱。根据本发明实施例的方法，通过对发射脉冲多普勒频谱进行赋形，可提高雷达抗干扰性能，同时为多发多收雷达系统正交波形分离提供新的技术途径。
文档编号G01S7/28GK102998659SQ201210521198
公开日2013年3月27日 申请日期2012年12月7日 优先权日2012年12月7日
发明者孟藏珍, 许稼, 彭应宁, 彭石宝, 郭锐, 王力宝 申请人:清华大学