一种改善天波雷达慢时间相位编码信号多普勒容限的方法.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CN112965034A(43)申请公布日2021.06.15(21)申请号202110398467.6(22)申请日2021.04.13(71)申请人哈尔滨工业大学地址150001黑龙江省哈尔滨市南岗区西大直街92号(72)发明人毛兴鹏张柔耿钧(74)专利代理机构哈尔滨华夏松花江知识产权代理有限公司23213代理人岳昕(51)Int.Cl.G01S7/282(2006.01)权利要求书4页说明书8页附图12页(54)发明名称一种改善天波雷达慢时间相位编码信号多普勒容限的方法(57)摘要一种改善天波雷达慢时间相位编码信号多普勒容限的方法，本发明涉及天波雷达慢时间相位编码信号多普勒容限的方法。本发明的目的是为了解决现有天波雷达LFMCW慢时间相位编码所造成的多普勒容限低的问题。过程为：1：设天波MIMO雷达发射站有M个发射阵元，探测周期信号构成一组慢时间相位编码信号，第m个发射阵元发射的信号为sm(t)；2：确定慢时间相位编码；3：确定快时间相位编码信号的脉冲宽度；4：计算快时间正交信号的个数；5：计算快时间相位编码信号的码元宽度；6：计算快时间相位编码的码元个数；7：得到优化后的快时间正交编码多相集的相位矩阵；8：得到最终MIMO雷达的发射信号。本发明涉及雷达通信领域。CN112965034ACN112965034A权利要求书1/4页1.一种改善天波雷达慢时间相位编码信号多普勒容限的方法，其特征在于：所述方法具体过程为：步骤1：设天波MIMO雷达发射站有M个发射阵元，在整个相参积累时间内，相参积累N个探测周期的信号，N个探测周期信号构成一组慢时间相位编码信号，则第m个发射阵元发射的信号为：其中P表示慢时间脉冲个数，N为快时间相位编码信号码元个数，T表示快时间相位编码信号的脉冲宽度；为慢时间相位编码，表示第m个发射阵元第p个发射脉冲的初相，m＝1,2,…,M；ψk(n)为快时间相位，表示第k个正交信号第n个码元的相位，k＝1,2,…,K；t为0‑T内采样时间；u()为矩形脉冲函数；j为虚数单位，j2＝‑1；步骤2：慢时间相位编码其中a0＝1/MT；a0为相邻频率间隔；M为发射阵元个数；步骤3：根据天波MIMO雷达要求的最大多普勒容限，确定快时间相位编码信号的脉冲宽度T；步骤4：根据快时间相位编码信号的脉冲宽度T，计算快时间正交信号的个数；步骤5：雷达距离分辨率表示为基于雷达距离分辨率计算快时间相位编码的带宽；基于快时间相位编码的带宽，计算快时间相位编码信号的码元宽度；步骤6：根据步骤3得到的快时间相位编码信号的脉冲宽度T和步骤5得到的快时间相位编码信号的码元宽度，计算快时间相位编码的码元个数；步骤7：基于步骤4选取的正交信号个数和步骤6确定的快时间相位编码的码元个数，得到优化后的快时间正交编码多相集的相位矩阵；步骤8：将步骤2得到的慢时间相位编码和步骤7得到的优化后的快时间正交编码多相集的相位矩阵代入步骤1中的表达式，得到最终MIMO雷达的发射信号。2.根据权利要求1所述一种改善天波雷达慢时间相位编码信号多普勒容限的方法，其特征在于：所述步骤3中根据天波MIMO雷达要求的最大多普勒容限，确定快时间相位编码信号的脉冲宽度T；具体过程为：根据最大无模糊速度vmax＝±λ/4MT，得到最大多普勒容限fd与快时间相位编码信号的脉冲宽度T的关系：得到其中λ为信号波长。3.根据权利要求2所述一种改善天波雷达慢时间相位编码信号多普勒容限的方法，其2CN112965034A权利要求书2/4页特征在于：所述步骤4中根据快时间相位编码信号的脉冲宽度T，计算快时间正交信号的个数；具体过程为：快时间相位编码信号的脉冲宽度为T，LFMCW慢时间相位编码信号的最大无模糊探测距离为：Rmax＝cT/2用正交相位编码信号代替LFMCW信号后，快时间上选取K个彼此正交的信号，使得雷达最大无模糊探测距离满足天波MIMO雷达探测要求；K＝2Rmax/cT其中c为光速，大小为3×108m/s。4.根据权利要求3所述一种改善天波雷达慢时间相位编码信号多普勒容限的方法，其特征在于：所述步骤5中雷达距离分辨率表示为基于雷达距离分辨率计算快时间相位编码的带宽；基于快时间相位编码的带宽，计算快时间相位编码信号的码元宽度；具体过程为：雷达距离分辨率表示为基于雷达距离分辨率计算快时间相位编码的带宽B；基于快时间相位编码的带宽B，计算快时间相位编码信号的码元宽度5.根据权利要求4述一种改善天波雷达慢时间相位编码信号多普勒容限的方法，其特征在于：所述步骤6中根据步骤3得到的快时间相位编码信号的脉冲宽度T和步骤5得到的快时间相位编码信号的码元宽度，计算快时间相位编码的码元个数；表达式为：6.根据权利要求5所述一种改