多峰值低多普勒旁瓣的相位編碼信號設計方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于雷達技術領域，具體的說是一種多峰值低多普勒旁瓣的相位編碼信號 設計方法。
【背景技術】
[0002] 相位編碼信號是一種常見的脈沖壓縮信號，與調頻信號相比，相位編碼信號在設 計中具有更多的自由度，并且相位編碼信號具有低距離旁瓣和低互相關旁瓣等優點，因此 得到了廣泛研究和應用。但是，相位編碼信號是多普勒敏感信號。當脈沖壓縮濾波器無法 匹配接收到的目標回波信號的多普勒頻率時，會造成脈沖壓縮后主瓣幅度降低和旁瓣電平 升高這兩個后果，嚴重影響了雷達的探測性能。
[0003]目前，相位編碼信號的旁瓣抑制方法主要有經典的窗函數加權法、最小二乘幅度 和相位加權法以及壓縮后采樣滑窗處理法等。當沒有多普勒失配時，這三類方法可以很好 的抑制脈壓后的旁瓣；但當存在多普勒失配時，這三類方法的抑制效果會嚴重下降，因此， 這三類方法無法解決由多普勒頻率失配造成的旁瓣電平升高問題。
[0004] 為了解決由多普勒頻率失配造成的主瓣幅度降低問題，雷達在接收目標回波時通 常采用一組多普勒補償脈沖壓縮濾波器對目標回波的多普勒頻率進行補償；并且通過該方 法可以對目標的速度進行估計。但是，如果目標速度很大，雷達進行多普勒補償時多普勒補 償脈沖壓縮濾波器個數會很多，這樣將增加信號處理的運算量，影響雷達的實時性。根據多 普勒補償脈沖壓縮濾波器輸出的峰值幅度，可以測算目標的速度，但是該方法的測速精度 較低。
[0005] 目前，相位編碼信號設計主要致力于設計低距離旁瓣和互相關旁瓣的信號，并沒 有考慮降低多普勒旁瓣、減少多普勒補償脈沖壓縮濾波器個數和提高測速精度的問題。
【發明內容】
[0006] 針對上述問題，本發明的目的在于提供一種多峰值低多普勒旁瓣的相位編碼信號 設計方法，以解決由于多普勒頻率失配造成的旁瓣電平升高，目標速度大導致多普勒補償 時多普勒補償脈沖壓縮濾波器過多和測速精度低的問題，用于抑制相位編碼信號的多普勒 旁瓣、提高雷達的測速精度和減少雷達的多普勒補償通道個數，進而提高雷達性能。
[0007] 實現本發明的技術思路是：根據目標歸一化的多普勒頻率范圍和在距離-多普勒 維上各峰值出現的位置，以最小化兩倍多普勒頻率范圍內的多普勒旁瓣峰值電平和將各峰 值分別逼近期望的峰值幅度為目標函數，設計相位編碼信號。
[0008] 為達到上述目的，本發明的實施例采用如下技術方案予以實現。
[0009] -種多峰值低多普勒旁瓣的相位編碼信號設計方法，所述方法包括如下步驟： [0010] 步驟1，根據雷達發射信號的帶寬和雷達發射信號的時寬確定相位編碼信號的碼 元長度，所述相位編碼信號為雷達發射的探測信號；
[0011] 步驟2,確定所述相位編碼信號在距離-多普勒維上的峰值個數，以及每個峰值在 距離-多普勒維上的位置；
[0012] 步驟3,確定所述相位編碼信號的多普勒頻率點的選取間隔，以及對相位編碼信號 進行旁瓣抑制的多普勒頻段寬度，并根據所述多普勒頻率點的選取間隔和所述多普勒頻段 寬度確定所述相位編碼信號在多普勒維上的多普勒通道個數；
[0013] 步驟4,計算所述相位編碼信號的每個多普勒通道的旁瓣向量；
[0014] 步驟5,根據所述相位編碼信號的所有多普勒通道的旁瓣向量，構建目標函數；
[0015] 步驟6,求解所述目標函數，得到所述相位編碼信號。
[0016] 本方案的特點和進一步的改進為：
[0017] (1)步驟1具體包括：根據雷達發射信號的帶寬B和雷達發射信號的時寬Tp得到 所述相位編碼信號的碼元長度N s= ceil (BXT p)，其中，ceil (·)表示向上取整數。
[0018] (2)步驟2中確定所述相位編碼信號在距離-多普勒維上的峰值個數N，其中， N彡3,且為奇數；
[0019] 所述相位編碼信號的N個峰值關于所述相位編碼信號的距離-多普勒維二維圖上 的點（N s，0)對稱，其中隊表示所述相位編碼信號的碼元長度，0表示多普勒維上的零多普 勒頻率。
[0020] (3)步驟2中每個峰值在距離-多普勒維上的位置對應的多普勒頻率的絕對值小 于或者等于相位編碼信號的歸一化最大多普勒頻率，且所述每個峰值在多普勒維上的位置 都不相同。
[0021] 更進一步的，令M表示所述相位編碼信號的N個峰值中在距離-多普勒維上的位 置對應的多普勒頻率大于零的峰值個數，則所述相位編碼信號總的峰值個數N = 2M+1 ;
[0022] 設置所述相位編碼信號的在多普勒維上的位置對應的多普勒頻率大于零的M個 峰值的位置為：
[0024] 其中I e [1，M]，叫表示距離維上的第1個點，HI1表示多普勒維上多普勒頻率大于 零的第1個點，M取值為正整數；
[0025] 則所述相位編碼信號的在多普勒維上的位置對應的多普勒頻率小于零的M個峰 值的位置為：
[0027] 其中，2Ns_ni表示n i點關于距離維上第N 3個點對稱的點，-m i表示多普勒維上多普 勒頻率小于零的第1個點；設置所述相位編碼信號的在多普勒維上的位置對應的多普勒頻 率為零的峰值的位置為（N s，m。）。
[0028] (4)步驟3中具體包括如下子步驟：
[0029] (3a)確定所述相位編碼信號的最大多普勒頻率
其中為目標 的最大徑向速度，λ為雷達發射信號的波長；
[0030] (3b)確定所述相位編碼信號的歸一化最大多普勒頻率/dl_ = /_χ/δ，以及所述 相位編碼信號的歸一化最小多普勒頻率fd_= -fd_，其中，B為雷達發射信號的帶寬；
[0031] (3c)根據所述相位編碼信號的歸一化最大多普勒頻率fd_和所述相位編碼信號 的歸一化最小多普勒頻率T dmx，得到對所述相位編碼信號進行旁瓣抑制的多普勒頻段寬度 fwldth= 2X (f ，其中 X 表示乘號。
[0032] (3d)假定雷達的多普勒頻率分辨率為Δ fd，則根據雷達的多普勒頻率分辨率Δ fd 確定相位編碼信號的多普勒頻率點的選取間隔A f' d，使Δ f' d< Afd;
[0033] (3e)根據對所述相位編碼信號進行旁瓣抑制的多普勒頻段寬度fwldth和所述相位 編碼信號的多普勒頻率點的選取間隔Af' d，確定所述相位編碼信號在多普勒維上大于零 多普勒頻率點的多普勒通道個數Ndl= ceil(fwldth/2/Af' d)，其中，ceil( ·)表示向上取 整數；
[0034] (3f)所述相位編碼信號在多普勒維上的多普勒通道個數Nd= 2N dl+l。
[0035] (5)步驟4具體包括如下子步驟：
[0036] (4a)根據所述相位編碼信號的多普勒頻率點的選取間隔Af'廊所述相位編碼 信號在多普勒維上大于零多普勒頻率點的多普勒通道個數N dl，得到第i個多普勒通道的多 普勒頻率fdi= i · Af' d，則第i個多普勒通道的多普勒導向向量&1為
[0039] (4b)假定相位編碼信號為s，則所述第i個多普勒通道的相位編碼信號s' 1 = s Θ (fdl)，所述第i個多普勒通道的相位編碼信號s' i經過濾波器h后輸出的結果向量 為P "，其中，
[0041] 表示卷積，[.]τ表示轉置，k e [1，21^-1]，隊表示相位編碼信號的碼元長度，濾 波器h為相位編碼信號S翻轉取共輒；
[0042] (4c)根據所述第i個多普勒通道的相位編碼信號s' i經過濾波器h后輸出的結 果向量P "，確定第i個多普勒通道的旁瓣向量Pu
[0043] 更進一步的，確定第i個多普勒通道的旁瓣向量P 1具體包括：
[0044] 判斷多普勒頻率fdl是否在頻率區間[m。-1/隊，111。+1/隊]內，如果多普勒頻率f dl在 該頻率區間內，且峰值m。對應的距離維上的點為η。，則去除向量P "的第η。個點；繼續判 斷多普勒頻率fdl是否在頻率區間[m fl/Nvi^+l/Nj內，如果多普勒頻率fdl在該頻率區間 內，且峰值Hi1對應的距離維上的點為n i，則去除向量P "的第n i個點；以此類推，直至判斷 多普勒頻率fdi是否在頻率區間[mM-l/N s，mM+l/Ns]內，如果多普勒頻率fdl在該頻率區間內， 且峰值m M對應的距離維上的點為η M，則去除向量Ptli的第η M個點，去除向量P。;中對應的 點后得到的向量記為向量Pi。
[0045] (6)步驟5具體包括如下子步驟：
[0046] (5a)記在多普勒維上大于等于零多普勒頻率的多普