本發(fā)明屬于雷達(dá)信號(hào)處理，尤其涉及雷達(dá)寬帶信號(hào)的距離對(duì)齊處理，具體涉及一種基于包絡(luò)相關(guān)的雷達(dá)信號(hào)距離對(duì)齊高效實(shí)現(xiàn)方法。

背景技術(shù)：

1、寬頻帶信號(hào)的功能之一是為雷達(dá)目標(biāo)識(shí)別提供了較好的基礎(chǔ)。常規(guī)窄帶雷達(dá)由于距離分辨率很低，一般目標(biāo)(如飛機(jī))呈現(xiàn)“點(diǎn)”目標(biāo)，其波形雖然也包含一定的目標(biāo)信息，但是十分粗糙。頻寬為一百多兆赫茲到幾百兆赫茲的雷達(dá)，目標(biāo)回波為高距離分辨率(hrr)信號(hào)，分辨率可達(dá)亞米級(jí)，一般目標(biāo)的hrr回波信號(hào)呈現(xiàn)為一維距離像。但是，寬帶信號(hào)的高距離分辨率在應(yīng)用上也會(huì)帶來(lái)一些不便，主要是脈沖間目標(biāo)回波的距離走動(dòng)容易使像的距離單元錯(cuò)開(kāi)，難以實(shí)現(xiàn)一串回波的相干積累。

2、針對(duì)高分辨距離像的越距離單元徙動(dòng)，在一定條件下可以使用算法加以補(bǔ)救，常用算法有包絡(luò)相關(guān)法、整體相關(guān)法、最小熵法等。其中，包絡(luò)相關(guān)法和整體相關(guān)法均屬于互相關(guān)法，是以回波實(shí)包絡(luò)互相關(guān)最大為準(zhǔn)則進(jìn)行對(duì)齊，最小熵法是以回波實(shí)包絡(luò)的最小熵為準(zhǔn)則進(jìn)行對(duì)齊。包絡(luò)相關(guān)法是對(duì)相鄰兩次回波的實(shí)包絡(luò)采用互相關(guān)法以其峰值相對(duì)應(yīng)的時(shí)延作為補(bǔ)償。實(shí)際上雷達(dá)信號(hào)是以離散時(shí)間采樣錄取的，采樣間隔一般稍小于脈沖寬度，而包絡(luò)對(duì)齊精度要求達(dá)到1/8個(gè)距離單元，所以求互相關(guān)函數(shù)時(shí)，通常將時(shí)間離散值做8倍的插值處理，這樣可使相鄰實(shí)包絡(luò)實(shí)現(xiàn)很好的對(duì)齊，同時(shí)也無(wú)疑使算法的運(yùn)算量大大提升，在工程上難以應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是：

2、為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提供一種基于包絡(luò)相關(guān)的雷達(dá)信號(hào)距離對(duì)齊高效實(shí)現(xiàn)方法，用于解決采用包絡(luò)相關(guān)法對(duì)雷達(dá)寬帶信號(hào)進(jìn)行距離對(duì)齊時(shí)，運(yùn)算量大、處理性能不足的問(wèn)題。

3、為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

4、一種基于包絡(luò)相關(guān)的雷達(dá)信號(hào)距離對(duì)齊高效實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，包括：

5、計(jì)算同一個(gè)脈組下的每個(gè)脈沖的原始信號(hào)包絡(luò)；

6、選擇第一個(gè)脈沖作為參考脈沖，計(jì)算剩余脈沖包絡(luò)與參考脈沖包絡(luò)之間的包絡(luò)互相關(guān)；

7、獲取原始信號(hào)的包絡(luò)互相關(guān)的峰值位置；

8、對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行n倍插值，計(jì)算插值后信號(hào)的包絡(luò)；

9、獲取原始信號(hào)的包絡(luò)互相關(guān)的峰值位置在插值后對(duì)應(yīng)位置，并以該位置為中心，在左右附近n/2+1個(gè)采樣點(diǎn)范圍內(nèi)計(jì)算的包絡(luò)互相關(guān)；

10、獲取插值后信號(hào)的包絡(luò)互相關(guān)的峰值位置；

11、根據(jù)插值后信號(hào)的包絡(luò)互相關(guān)的峰值位置對(duì)插值后信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償；

12、對(duì)補(bǔ)償后信號(hào)進(jìn)行n倍抽取。

13、本發(fā)明進(jìn)一步的技術(shù)方案：所述計(jì)算剩余脈沖包絡(luò)與參考脈沖包絡(luò)之間的包絡(luò)互相關(guān)，包括：

14、對(duì)參考脈沖包絡(luò)u1(n)做2nr-1點(diǎn)傅里葉變換得到u1(k),k∈[1,2nr-1]；

15、對(duì)第i剩余脈沖包絡(luò)ui(n),i∈[2,nd]做2nr-1點(diǎn)傅里葉變換得到ui(k),k∈[1,2nr-1]；

16、對(duì)u1與ui的共軛向量點(diǎn)乘運(yùn)算的結(jié)果做逆傅里葉變換得到包絡(luò)互相關(guān)結(jié)果r1i,i∈[2,nd]。

17、本發(fā)明進(jìn)一步的技術(shù)方案：所述獲取原始信號(hào)的包絡(luò)互相關(guān)的峰值位置，具體為：

18、通過(guò)遍歷第i剩余脈沖和參考脈沖的包絡(luò)互相關(guān)r1i獲取其峰值位置ai,ai∈[-nr+1,nr-1],i∈[2,nd]。

19、本發(fā)明進(jìn)一步的技術(shù)方案：所述對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行n倍插值，計(jì)算插值后信號(hào)的包絡(luò)，具體為：

20、對(duì)原始信號(hào)si(n),n∈[1,nr],i∈[1,nd]進(jìn)行傅里葉變換得到si(k),k∈[1,nr],i∈[1,nd]；

21、從si(k)的ceil(nr/2+1)處連續(xù)插入n.nr個(gè)0得到si'(k'),k'∈[1,(n+1)nr]；

22、對(duì)s'(k')進(jìn)行逆傅里葉變換得到插值后信號(hào)s'(n'),n'∈[1,(n+1)nr]；

23、對(duì)s'(n')進(jìn)行求模得到插值后信號(hào)包絡(luò)u'(n'),n'∈[1,(n+1)nr]。

24、本發(fā)明進(jìn)一步的技術(shù)方案：所述獲取原始信號(hào)的包絡(luò)互相關(guān)的峰值位置在插值后對(duì)應(yīng)位置，并以該位置為中心，在左右附近n/2+1個(gè)采樣點(diǎn)范圍內(nèi)計(jì)算的包絡(luò)互相關(guān)，具體為：

25、通過(guò)包絡(luò)互相關(guān)r1i的峰值位置ai，其插值后對(duì)應(yīng)位置為a'i＝(n+1)ai，i∈[2,nd]；

26、以a'i為中心，左右附近n/2+1個(gè)采樣點(diǎn)范圍內(nèi)的包絡(luò)互相關(guān)結(jié)果r'1i,i∈[2,nd]由下公式得到

27、r'1i(m)＝∑u'1(n')u'i(n'-m),m∈[a'i-n/2-1,a'i+n/2+1]

28、其中，u'1為參考脈沖插值后的包絡(luò)，u'i為第i個(gè)脈沖插值后的包絡(luò)。

29、本發(fā)明進(jìn)一步的技術(shù)方案：所述根據(jù)插值后信號(hào)的包絡(luò)互相關(guān)的峰值位置對(duì)插值后信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償，具體為：

30、通過(guò)包絡(luò)互相關(guān)r1i'的峰值位置bi，則第i個(gè)插值后脈沖信號(hào)補(bǔ)償后的頻域結(jié)果xi'的可由下公式得到

31、

32、其中，si'(k)為第i個(gè)插值后脈沖信號(hào)補(bǔ)償前的的頻域結(jié)果，i∈[2,nd]。

33、本發(fā)明進(jìn)一步的技術(shù)方案：對(duì)補(bǔ)償后信號(hào)進(jìn)行n倍抽取，具體為：

34、截取xi'(k')的最前ceil(nr/2)個(gè)數(shù)據(jù)和最后nr-ceil(nr/2)個(gè)數(shù)據(jù)組合成xi(k),k∈[1,nr]，i∈[2,nd]；

35、對(duì)xi(k)進(jìn)行逆傅里葉變換得到距離對(duì)齊后信號(hào)xi(n),n∈[1,nr]；其中nr為采樣點(diǎn)個(gè)數(shù)，ceil(.)表示向上取整。

36、一種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其特征在于包括：一個(gè)或多個(gè)處理器，計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，用于存儲(chǔ)一個(gè)或多個(gè)程序，其中，當(dāng)所述一個(gè)或多個(gè)程序被所述一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行時(shí)，使得所述一個(gè)或多個(gè)處理器實(shí)現(xiàn)上述的方法。

37、一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其特征在于存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令，所述指令在被執(zhí)行時(shí)用于實(shí)現(xiàn)上述的方法。

38、一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其特征在于包括計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令，所述指令在被執(zhí)行時(shí)用于實(shí)現(xiàn)上述的方法。

39、本發(fā)明的有益效果在于：

40、本發(fā)明提供的一種基于包絡(luò)相關(guān)的雷達(dá)信號(hào)距離對(duì)齊高效實(shí)現(xiàn)方法，所述方法針對(duì)互相關(guān)運(yùn)算以及補(bǔ)償運(yùn)算進(jìn)行優(yōu)化，以達(dá)到提升算法處理性能的目的，包括：在頻域進(jìn)行信號(hào)的插值、相關(guān)、補(bǔ)償和抽取運(yùn)算，利用高效的科學(xué)計(jì)算庫(kù)進(jìn)行加速，如fftw、openblas庫(kù)等；優(yōu)化相關(guān)運(yùn)算，避免插值后完整長(zhǎng)度的包絡(luò)互相關(guān)運(yùn)算；優(yōu)化補(bǔ)償運(yùn)算，避免插值后完整的補(bǔ)償系數(shù)計(jì)算，僅對(duì)最終抽取所需的采樣點(diǎn)進(jìn)行補(bǔ)償。由于本發(fā)明的方法在避免了完整的插值后信號(hào)的包絡(luò)互相關(guān)和補(bǔ)償，因此大大降低了整個(gè)算法的計(jì)算量，進(jìn)而提高了算法的處理性能。

技術(shù)特征：

1.一種基于包絡(luò)相關(guān)的雷達(dá)信號(hào)距離對(duì)齊實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于包絡(luò)相關(guān)的雷達(dá)信號(hào)距離對(duì)齊實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述計(jì)算剩余脈沖包絡(luò)與參考脈沖包絡(luò)之間的包絡(luò)互相關(guān)，包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種基于包絡(luò)相關(guān)的雷達(dá)信號(hào)距離對(duì)齊實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述獲取原始信號(hào)的包絡(luò)互相關(guān)的峰值位置，具體為：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于包絡(luò)相關(guān)的雷達(dá)信號(hào)距離對(duì)齊實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行n倍插值，計(jì)算插值后信號(hào)的包絡(luò)，具體為：

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種基于包絡(luò)相關(guān)的雷達(dá)信號(hào)距離對(duì)齊實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述獲取原始信號(hào)的包絡(luò)互相關(guān)的峰值位置在插值后對(duì)應(yīng)位置，并以該位置為中心，在左右附近n/2+1個(gè)采樣點(diǎn)范圍內(nèi)計(jì)算的包絡(luò)互相關(guān)，具體為：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述一種基于包絡(luò)相關(guān)的雷達(dá)信號(hào)距離對(duì)齊實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述根據(jù)插值后信號(hào)的包絡(luò)互相關(guān)的峰值位置對(duì)插值后信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償，具體為：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述一種基于包絡(luò)相關(guān)的雷達(dá)信號(hào)距離對(duì)齊實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，對(duì)補(bǔ)償后信號(hào)進(jìn)行n倍抽取，具體為：

8.一種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，其特征在于包括：一個(gè)或多個(gè)處理器，計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，用于存儲(chǔ)一個(gè)或多個(gè)程序，其中，當(dāng)所述一個(gè)或多個(gè)程序被所述一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行時(shí)，使得所述一個(gè)或多個(gè)處理器實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述的方法。

9.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其特征在于存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令，所述指令在被執(zhí)行時(shí)用于實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述的方法。

10.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其特征在于包括計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令，所述指令在被執(zhí)行時(shí)用于實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述的方法。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種基于包絡(luò)相關(guān)的雷達(dá)信號(hào)距離對(duì)齊實(shí)現(xiàn)方法，屬于雷達(dá)信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域。包括：計(jì)算同一個(gè)脈組下的每個(gè)脈沖的原始信號(hào)包絡(luò)；計(jì)算原始信號(hào)包絡(luò)之間的包絡(luò)互相關(guān)；獲取原始信號(hào)的包絡(luò)互相關(guān)的峰值位置；對(duì)原始信號(hào)進(jìn)行N倍插值，計(jì)算插值后信號(hào)的包絡(luò)；獲取原始信號(hào)的包絡(luò)互相關(guān)的峰值位置在插值后對(duì)應(yīng)位置，并以該位置為中心，在左右附近N/2+1個(gè)采樣點(diǎn)范圍內(nèi)計(jì)算的包絡(luò)互相關(guān)；獲取插值后信號(hào)的包絡(luò)互相關(guān)的峰值位置；根據(jù)插值后信號(hào)的包絡(luò)互相關(guān)的峰值位置對(duì)插值后信號(hào)進(jìn)行補(bǔ)償；對(duì)補(bǔ)償后信號(hào)進(jìn)行N倍抽取。解決了基于包絡(luò)相關(guān)的寬帶雷達(dá)信號(hào)距離對(duì)齊處理中，由于計(jì)算量過(guò)大導(dǎo)致處理性能低的問(wèn)題。

技術(shù)研發(fā)人員：左林虎,韓超壘,王謙,姚璐,黨曉方
受保護(hù)的技術(shù)使用者：西安電子工程研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19