一种脉冲多普勒雷达回波的弱信号提取方法

技术领域

本发明涉及雷达信号处理技术领域，尤其是涉及一种基于脉冲多普勒雷达回波的弱信号提取方法。

背景技术

在于脉冲多普勒雷达在近场20～300米范围内回波中的弱信号如何有效提取是行业都在致力去解决的问题。回波信号的特点一个是强度非常较弱，另外探测距离较短，导致了脉冲重复频率较高，这导致用于探测的窄脉冲有效时间非常短，如采用诸如脉冲压缩等雷达探测手段，则需要极高采样频率的数模转换器件，这会提高应用产品的成本。

另一方面，在嵌入式应用中，所有雷达信号处理的软硬件资源都是受限的，所以在整个雷达处理算法中，浮点数的运算被有符号整型数所替代，使用定点数的弊端在于动态范围的不足。

发明内容

本发明的目标在于解决在极窄脉冲下无法通过脉冲压缩技术提高接收性能的问题，采用的技术方案为：一种脉冲多普勒雷达回波的弱信号提取方法，包括如下步骤：

雷达中频回波过采样量化；

低通滤波；

匹配滤波；

距离-脉冲矩阵相干累积；

距离-多普勒矩阵数据动态范围跟踪截取。

进一步改进为，所述雷达中频回波过采样量化，包括如下步骤：

在雷达系统中采用重复周期T

其中零频f

由傅里叶级数理论可知谐波次数n>10时，理想回波信号的工程带宽B

进一步改进为，所述匹配滤波，包括如下步骤：

经过低通滤波后,由数字采样引入的镜像频谱被清除；

匹配滤波计算：

进一步改进为，所述距离-脉冲矩阵相干累积，包括如下步骤：

距离-脉冲矩阵记为D(l)，是2048×25的复数矩阵，每一行为不同的采样点集合，每一列为不同脉冲周期内同一距离的采样点集合，将G个D(l)矩阵累加得到2048×25的复数矩阵：

进一步改进为，所述距离-多普勒矩阵数据动态范围跟踪截取，包括如下步骤：

将距离-脉冲矩阵E(p)转换成距离-多普勒矩阵F(p)，F(p)的x列元素记为f

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明基于高倍过采样和匹配滤波器的联合对噪声抑制，较好地解决了在极窄脉冲下无法通过脉冲压缩技术提高接受性能的问题，距离-脉冲矩阵相干累积将回波信号信噪比提高进一步地将噪声抑制。距离-多普勒矩阵数据动态范围跟踪截取方法解决了在低成本接收机下数字信号处理的动态范围和精度的矛盾。本发明较好提出了一个完整的脉冲多普勒雷达回波弱信号的提取的技术解决方案，在脉冲气象雷达回波弱信号探测方面有一定实际作用。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明的脉冲多普勒雷达回波的弱信号提取方法流程图；

图2示意了雷达回波信号采样量化频率降低所引入的回波信号自身频谱与其采样镜像频谱重叠干扰问题。

具体实施方式

为了使本申请所揭示的技术内容更加详尽与完备，可参照附图以及本申请的下述各种具体实施例，附图中相同的标记代表相同或相似的组件。然而，本领域的普通技术人员应当理解，下文中所提供的实施例并非用来限制本申请所涵盖的范围。此外，附图仅仅用于示意性地加以说明，并未依照其原尺寸进行绘制。

在本申请一个典型的配置中，终端、服务网络的设备和可信方均包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的子单元或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁硬盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括非暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

如图1所示，本发明提供了一种脉冲多普勒雷达回波的弱信号提取方法，包括如下步骤：

S01，雷达中频回波过采样量化；

S02，低通滤波；

S03，匹配滤波；

S04，距离-脉冲矩阵相干累积；

S05，距离-多普勒矩阵数据动态范围跟踪截取。

进一步改进为，所述雷达中频回波过采样量化，包括如下步骤：

本发明所在雷达系统中，采用了重复周期T

进一步改进为，所述匹配滤波，包括如下步骤：

经过低通滤波后,由数字采样引入的镜像频谱被清除。匹配在这基础上，进一步消除噪声提升有效信号，匹配滤波计算：

进一步改进为，所述距离-脉冲矩阵相干累积，包括如下步骤：

距离-脉冲矩阵记为D(l)，是2048×25的复数矩阵，每一行为不同的采样点集合，即快时间维度采样，每一列为不同脉冲周期内同一距离的采样点集合，是慢时间维度采样，将G个D(l)矩阵累加得到2048×25的复数矩阵：

进一步改进为，所述距离-多普勒矩阵数据动态范围跟踪截取，包括如下步骤：

距离-多普勒矩阵数据动态范围跟踪截取，FFT为傅里叶变换模块，将距离-脉冲矩阵E(p)转换成距离-多普勒矩阵F(p)，F(p)的x列元素记为f

图2示意了雷达回波信号采样量化频率降低所引入的回波信号自身频谱与其采样镜像频谱重叠干扰问题，可见较高的采样频率能够解决这一问题

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。