專利名稱：遠距脈沖壓縮與近距脈沖包絡檢波延時測量結合測距方法
技術領域：
本發明所涉及的是一種微波雷達高精度測距方法，尤其涉及一種遠距脈沖壓縮與近距脈沖包絡檢波延時測量結合測距方法，可以用于地基雷達、車載雷達、艦載雷達、星載雷達等各種需要測距的微波雷達信號處理中。
背景技術：
隨著現代電子戰、信息戰的發展，對微波雷達的作用距離、分辨力和測量精度等性能指標均提出了越來越高的要求。為了提高雷達系統的發現能力，增加作用距離，在系統的設備峰值功率受限制的情況下，只能通過加大發射脈沖的時寬來實現。而雷達的距離分辨力取決于信號的帶寬，為了提高雷達系統的距離分辨力，又要求發射脈沖盡量窄。因此雷達作用距離和距離分辨力是一對矛盾，可以通過脈沖壓縮法來解決。雷達在發射時產生較寬
的線性調頻脈沖，回波信號接收后經過匹配壓縮處理得到窄脈沖以實現系統的距離分辨率和測量精度。脈沖壓縮法在具備窄脈沖距離分辨率的同時，允許雷達更有效的利用平均功率，避免使用高峰值功率。作為現代雷達的一項重要技術，脈沖壓縮有效地解決了距離分辨力和發射平均功率之間的矛盾，在現代雷達中得到廣泛應用。目前國內外對脈沖壓縮的研究比較廣泛和深入，硬件實現也已經較為成熟，脈沖壓縮技術已廣泛應用于微波雷達測距中。在某些需要高精度測距的微波雷達系統中尤其是近距離測量時，采用脈沖壓縮方法測距要達到很高的測量精度需要發射的線性調頻信號具有極寬的帶寬，即極窄的脈寬，而在實際硬件系統中，這種信號產生的難度較大，難以混頻到較高的射頻頻率上發射出去。而且對于帶寬較寬的信號，接收時也需要用較高的采樣率進行A/D采樣，加大了硬件復雜度。此外，在采樣距離門較寬時，脈沖壓縮測距法的運算量較大，對系統的實時性有一定影響。因此采用傳統的脈沖壓縮方法難以達到很高的測距精度。
發明內容
本發明提供的一種遠距脈沖壓縮與近距脈沖包絡檢波延時測量結合測距方法，在遠距離測距時，采用傳統的脈沖壓縮法測距，選擇的信號帶寬可以滿足遠距測距精度的要求，近距測量時，在接收機中將接收回波信號下變頻到中頻后采用包絡檢波提取出線性調頻信號包絡，然后對檢波包絡前沿采用恒比時點鑒別法找到延時點，產生一個延時脈沖，t匕較延時脈沖與發射檢波脈沖信號之間的差分延時，即可得到高精度的目標距離信息，有效提聞測距精度。為了達到上述目的，本發明提供一種遠距脈沖壓縮與近距脈沖包絡檢波延時測量結合測距方法，該方法包含以下步驟
步驟I、發射信號；
步驟2、接收信號；
步驟3、利用脈沖壓縮法測量目標距離；步驟4、判斷目標距離為遠距或近距，若為遠距時，則以步驟3得到的結果作為最終測量結果，若為近距時，則執行步驟5 ;
步驟5、進行近距脈沖包絡檢波延時測量。所述的步驟4中，當目標相對微波雷達由遠及近時，回波信噪比大于45dB時為近距，回波信噪比小于45dB時為遠距；當目標相對微波雷達由近及遠時，回波信噪比大于40dB時為近距，回波信噪比小于40dB時為遠距。所述的步驟5還包含以下步驟
步驟5. I、采用檢波二極管對接收機中頻回波信號和微波源發射信號采用包絡檢波分別提取出發射線性調頻信號和接收線性調頻信號的包絡；
步驟5. 2、將步驟5. I中獲得的兩個信號包絡送入恒比時點鑒別器采用恒比時點鑒別 法分別提取出延時點，產生兩個脈沖；
步驟5. 3、將步驟5. 2中獲得的兩個脈沖送入高精度脈沖-時間轉換電路測量兩個脈沖信號之間的時延，從而得到近距時目標的精確相對距離。本發明的有益效果是
1、本發明在不要求信號帶寬的前提下，通過脈沖包絡檢波延時測量可以得到優于脈沖壓縮法的測距精度；
2、本發明中的近距脈沖包絡檢波延時測量方法不需要復雜的算法，實現簡單，實時性
聞;
3、本發明兼顧了遠距和近距兩種情況下的測距精度，可靠性高；
4、本發明中的近距脈沖包絡檢波延時測量方法可以推廣到其他使用無載頻單脈沖的微波雷達系統中。
圖I為本發明提供的遠距脈沖壓縮與近距脈沖包絡檢波延時測量結合測距方法的原理框 圖2為線性調頻信號包絡檢波示意 圖3為恒比時點鑒別法示意 圖4為脈沖-時間轉換示意圖。
具體實施例方式以下根據圖I 圖4，具體說明本發明的較佳實施例。如圖I所示，本發明提供一種遠距脈沖壓縮與近距脈沖包絡檢波延時測量結合測距方法，包含以下步驟
步驟I、發射信號；
發射時，微波源I產生中頻線性調頻信號，與本振信號混頻至射頻，經過調制與功放后產生所需脈寬和功率，最后經環形器4由天線5輻射出去；
步驟2、接收信號；
接收時，微波雷達接收的回波信號由環形器5進入接收通道，經開關選通和放大后與本振信號混頻降至中頻，經過距離門8選通脈沖選通回波信號，通過中頻信道進入數字信號處理機9 ；
步驟3、利用脈沖壓縮法測量目標距離；
數字信號處理機對接收到的中頻信號進行模數轉換、正交變換、抽取濾波和脈沖壓縮處理后，輸出的脈壓經過測距機得到目標距離；
步驟4、判斷目標距離為遠距或近距，若為遠距時，則以步驟3得到的結果作為最終測量結果，若為近距時，則執行步驟5 ；
當目標相對微波雷達由遠及近時，回波信噪比大于45dB時為近距，回波信噪比小于45dB時為遠距；當目標相對微波雷達由近及遠時，回波信噪比大于40dB時為近距，回波信噪比小于40dB時為遠距；
步驟5、進行近距脈沖包絡檢波延時測量；
步驟5. I、如圖2所示，采用檢波二極管10對接收機中頻回波信號和微波源發射信號采用包絡檢波分別提取出發射線性調頻信號和接收線性調頻信號的包絡；
步驟5. 2、將步驟5. I中獲得的兩個信號包絡送入恒比時點鑒別器11采用恒比時點鑒別法分別提取出延時點，產生兩個脈沖；
步驟5. 3、將步驟5. 2中獲得的兩個脈沖送入高精度脈沖-時間轉換電路12測量兩個脈沖信號之間的時延，從而得到近距時目標的精確相對距離。圖3為恒比時點鑒別法的示意圖，該方法不采用固定的臨界電壓作為計時點，而是尋找恒定的信號強度比例k作為觸發點。通常采用延時線路實現恒比時點鑒別，將輸入信號分為兩路，一路經過幅值衰減變小，另一路不衰減幅值，而經過固定時間延時，最終將這兩路信號送入電壓比較器的正負比較端，電壓比較器狀態的改變發生于兩輸入信號相對大小改變的時刻，電壓比較器狀態改變的時刻即為信號前沿的到達時刻。電壓比較器狀態改變的時刻不會受原始輸入信號振幅的改變而改變，始終保持在達到原始輸入信號某一固定高度時發生。從圖3中的實例可以看出，雖然V1U) V2 (t)幅度不同，但是觸發點電壓值(h12和h22)與電壓峰值(Ii11和h21)比值相等，即k= h12/hn= h22/h21,因而測得的信號前沿的計時點相同，因此該方法可有效消除漂移誤差。找到計時點后，分別產生兩個脈沖，即發射檢波信號脈沖和接收回波信號脈沖，如圖4所示，送入高精度脈沖-時間轉換電路測量兩脈沖前沿之間的時延，進而得到目標的相對距離，高精度時間轉換電路的時間分辨率越小，則微波雷達的測距精度越高，現有條件下分辨率可達到O. 00975m。盡管本發明的內容已經通過上述優選實施例作了詳細介紹，但應當認識到上述的描述不應被認為是對本發明的限制。在本領域技術人員閱讀了上述內容后，對于本發明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發明的保護范圍應由所附的權利要求來限定。
權利要求
1.一種遠距脈沖壓縮與近距脈沖包絡檢波延時測量結合測距方法，其特征在于，該方法包含以下步驟 步驟I、發射信號； 步驟2、接收信號； 步驟3、利用脈沖壓縮法測量目標距離； 步驟4、判斷目標距離為遠距或近距，若為遠距時，則以步驟3得到的結果作為最終測量結果，若為近距時，則執行步驟5 ; 步驟5、進行近距脈沖包絡檢波延時測量。
2.如權利要求I所述的遠距脈沖壓縮與近距脈沖包絡檢波延時測量結合測距方法，其特征在于，所述的步驟4中， 當目標相對微波雷達由遠及近時，回波信噪比大于45dB時為近距，回波信噪比小于45dB時為遠距；當目標相對微波雷達由近及遠時，回波信噪比大于40dB時為近距，回波信噪比小于40dB時為遠距。
3.如權利要求I所述的遠距脈沖壓縮與近距脈沖包絡檢波延時測量結合測距方法，其特征在于，所述的步驟5還包含以下步驟 步驟5. I、采用檢波二極管對接收機中頻回波信號和微波源發射信號采用包絡檢波分別提取出發射線性調頻信號和接收線性調頻信號的包絡； 步驟5. 2、將步驟5. I中獲得的兩個信號包絡送入恒比時點鑒別器采用恒比時點鑒別法分別提取出延時點，產生兩個脈沖； 步驟5. 3、將步驟5. 2中獲得的兩個脈沖送入高精度脈沖-時間轉換電路測量兩個脈沖信號之間的時延，從而得到近距時目標的精確相對距離。
全文摘要
一種遠距脈沖壓縮與近距脈沖包絡檢波延時測量結合測距方法，在遠距離測距時，采用傳統的脈沖壓縮法測距，選擇的信號帶寬可以滿足遠距測距精度的要求，近距測量時，在接收機中將接收回波信號下變頻到中頻后采用包絡檢波提取出線性調頻信號包絡，然后對檢波包絡前沿采用恒比時點鑒別法找到延時點，產生一個延時脈沖，比較延時脈沖與發射檢波脈沖信號之間的差分延時，即可得到高精度的目標距離信息，有效提高測距精度。
文檔編號G01S13/08GK102778677SQ20121017065
公開日2012年11月14日 申請日期2012年5月29日 優先權日2012年5月29日
發明者吉峰, 鄒波, 黃瓊 申請人:上海無線電設備研究所