一种混沌码调相线性调频复合探测系统及信号处理方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108594216A(43)申请公布日2018.09.28(21)申请号201810347731.1(22)申请日2018.04.18(71)申请人南京理工大学地址210094江苏省南京市玄武区孝陵卫200号(72)发明人张淑宁刘倩云邢姣范婉华范聿杰(74)专利代理机构南京理工大学专利中心32203代理人陈鹏(51)Int.Cl.G01S13/58(2006.01)G01S7/41(2006.01)G01S7/36(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图4页(54)发明名称一种混沌码调相线性调频复合探测系统及信号处理方法(57)摘要本发明公开了一种混沌码调相线性调频复合探测系统及信号处理方法，探测系统包括混沌码产生器、延时器、线性调频器、固态源、定向耦合器、0/π调相器、环行器、混频器、低噪声放大器、低通滤波器、信号处理器、比较器和执行级。本发明利用混沌码调相体制信号十分理想的距离截止特性及速度分辨力，同时利用线性调频信号峰值功率低、时宽带宽大、无距离盲区等优点，将混沌码调相与线性调频复合，不仅能够改变单一信号的频谱，增加系统的抗干扰性能，还能降低系统的被截获概率，提高对目标测距测速的精度。CN108594216ACN108594216A权利要求书1/2页1.一种混沌码调相线性调频复合探测系统，其特征在于，包括混沌码产生器、延时器、线性调频器、固态源、定向耦合器、0/π调相器、环行器、混频器、低噪声放大器、低通滤波器、信号处理器、比较器和执行级；信号处理器产生锯齿波信号，与微波固态源产生的电磁波进行线性调频后得到锯齿波调频信号，作为载波信号；混沌码产生器产生混沌码，将混沌码与锯齿波线性调频信号通过0/π调相器进行调相得到复合调制信号，经过定向耦合器、环形器后通过天线辐射到空间中；在发射信号遇到运动目标后，部分能量被反射并被接收天线接收，天线接收到信号后通过环形器输入探测系统，通过低噪放放大后与锯齿波线性调频信号进行混频，将混频输出信号经过低通滤波器，作前期处理后送入信号处理器得到距离和速度信息；通过门限比较后驱动执行级，输出启动信号。2.根据权利要求1所述的混沌码调相线性调频复合探测系统，其特征在于，所述信号处理器包括AD采样模块、DA输出模块、混沌码相关模块、包络提取模块、差频测距模块和多普勒测速模块；其中AD采样模块用于采集经过滤波放大后的回波信号；DA输出模块用于输出锯齿波信号；混沌码相关模块用于将回波信号与本地混沌码相关，得到相位差；并根据相位差计算出回波信号相对发射信号的延迟时间，计算得到距离信息；包络提取模块用于提取回波信号的包络，得到差频信号；差频测距模块用于对提取到的差频信号作FFT得到信号频率，根据差频频率计算得到距离信息；多普勒测速模块用于提取差频信号中的多普勒信号，测量多普勒频率，计算得到速度信息。3.一种基于权利要求2所述混沌码调相线性调频复合探测系统的信号处理方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，AD采集回波信号，DA输出锯齿波以及同步脉冲；步骤2，在同步脉冲的使能下进行混沌码相关，输出回波信号相对本地混沌码的相位差以及目标的距离信息；步骤3，根据相位差，将本地混沌码延迟到相同相位，与回波信号相乘提取包络，得到差频；步骤4，测量差频频率，计算输出距离信息；步骤5，对差频信号进行欠采样得到多普勒信号，测量多普勒频率，计算输出速度信息。4.根据权利要求3所述的混沌码调相线性调频复合探测系统的信号处理方法，其特征在于，步骤2具体为：对于混频滤波后的回波信号：2uI(t)＝1/2ARs(t-τ)cos[2π(kτ/2-ktτ-f0τ)]其中，AR为回波信号幅度，s(t-τ)为回波信号中的混沌码序列，k为线性调频频率，τ为回波信号相对发射信号的延时时间，f0为载波频率。忽略τ的二次项，归一化处理后的信号表达式为：2CN108594216A权利要求书2/2页其中，R0为探测系统距目标的初始距离，v为目标运动的速度，fd为多普勒频率；将本地混沌码与其进行相关处理，采用FFT循环相关法得到相位差，进而计算得到延时时间，完成测距；相关得到的输出信号为：其中，T为相关周期长度，R(τ-τ0)为混沌码的自相关函数。5.根据权利要求3所述的混沌码调相线性调频复合探测系统的信号处理方法，其特征在于，步骤3具体为：根据混沌码相关得到的相位差，将本地混沌码延迟到相同的相位，与回波信号相乘，完全同相的两路双极性混沌码相乘后值都为1，消除回波信号中的混沌码，提取出差频信号。6.根据权利要求3所述的混沌码调相线性调频复合探测系统的信号处理方法，其特征在于，步骤4中提取到的差频信号为：其中，△FM为调频频偏，TM为调频周期，c为光速，R为目标距离。7.根