基于FPGA的伪码调相线性调频复合系统测速方法.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CN108680914A(43)申请公布日2018.10.19(21)申请号201810237541.4(22)申请日2018.03.22(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)发明人张淑宁范聿杰范利光王振刘倩云邢姣范婉华(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.G01S11/10(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图3页(54)发明名称基于FPGA的伪码调相线性调频复合系统测速方法(57)摘要本发明公开了一种基于FPGA的伪码调相线性调频复合系统测速方法，包括：回波信号和本地耦合调频信号混频，通过低通滤波器得到包含多普勒、差频、伪随机码频率的中频信号，去除高频本振频率；根据伪随机码的双极性，将中频信号和本地伪码延迟码混频，去除伪码双极性；由调制信号发生器中产生n倍频的调制频率，对第二次混频后的信号进行采样，从差频中提取出多普勒频率，由多普勒频率和速度的公式，得到速度信息。本发明运用码元消除法，再经过相关信号处理方法，最终提取多普勒频率进行测速，该方法在提取速度信息的同时，还能够提高数据精度。CN108680914ACN108680914A权利要求书1/2页1.一种基于FPGA的伪码调相线性调频复合系统测速方法，其特征在于，包括以下步骤：数据预处理：回波信号和本地耦合调频信号混频，通过低通滤波器得到包含多普勒、差频、伪随机码频率的中频信号，去除高频本振频率；伪码极性转换：根据伪随机码的双极性，将中频信号和本地伪码延迟码混频，去除伪码双极性；欠采样：由调制信号发生器中产生n倍频的调制频率，对第二次混频后的信号进行采样，从差频信号中提取出多普勒频率，由多普勒频率和速度的公式，得到速度信息。2.根据权利要求1所述的基于FPGA的伪码调相线性调频复合系统测速方法，其特征在于，数据预处理后的中频信号U'm(t)和本地延迟信号Um(t)混频：UR(t)＝U'm(t)×Um(t)＝m(t-τ)m(t-τ0)cos(2π(fd-kτ)t)其中，m(t)为伪随机码信号，τ为回波延时时间，τ0为本地延时时间，fd为多普勒频率，kτ为差频频率。3.根据权利要求2所述的基于FPGA的伪码调相线性调频复合系统测速方法，其特征在于，采用欠采样方法从差频信号中提取多普勒频率，具体为：忽略不规则区的理想差频信号为：cos(Δφ)＝cos(2πf0τ)cos(2πΔFfmτt)-sin(2πf0τ)sin(2πΔFfmτt)为当前时刻的相位，f0为载波频率，ΔF为调制频偏，fm为调制频率；根据傅里叶级数分解可以得到：当n＝0时，an＝0＝a0，因此得到傅里叶级数展开式：根据调制信号发生器的调制频率n倍频作为采样频率，即fs＝fm/p，p∈N*；对e(t)进行采样：由于中函数变量为n，远小于cos(2πf0τ)多普勒信号的频率，因此e(p)信号看作被信号调制的cos(2πf0τ)多普勒信号，在欠采样后，直接测得其频率为多普勒频率。4.根据权利要求3所述的基于FPGA的伪码调相线性调频复合系统测速方法，其特征在2CN108680914A权利要求书2/2页于，根据测速公式计算速度ν的值；其中c为光速，f0为本振载波频率。3CN108680914A说明书1/4页基于FPGA的伪码调相线性调频复合系统测速方法技术领域[0001]本发明涉及信号系统探测技术，具体涉及一种基于FPGA的伪码调相线性调频复合系统测速方法。背景技术[0002]伪码调相线性调频复合系统作为一种常见的复合系统，在低空性能、功能实现等方面更加完善。主要过程是发射由伪随机码调相后的线性调频复合信号，利用回波信号中的延时码和本地伪码相关实现测距，并提取回波信号中的多普勒信息实现测速。但是由于中频信号中包含高频伪码，不能直接滤波提取多普勒频率和差频。目前针对复合系统测速的研究并不多。[0003]应涛在《伪码调相锯齿波线性调频复合引信信号处理技术研究》中提到在硬件实现时，使用检波器将中频信号提取包络后，提取多普勒频率实现测速。但是该方法在硬件实施时，实现条件苛刻，而且效果不理想，信号失真度大。发明内容[0004]本发明的目的在于提供一种基于FPGA的伪码调相线性调频复合系统测速方法。[0005]实现本发明目的的技术方案为：一种基于FPGA的伪码调相线性调频复合系统测速方法，包括以下步骤：[0006]数据预处理：回波信号和本地耦合调频信号混频，通过低通滤波器得到包含多普勒、差频、伪随机码频率的中频信号，去除高频本振频率；[0007]伪码极性转换：根据伪随机码的双极性，将中频信号和本地伪码延迟码混频，去除伪码双极性；[0008]欠采样：由调制信号发生器