一種改進的相位編碼信號多普勒補償方法

張軍杰　張濤　陳新峰

摘要：針對相位編碼信號多普勒頻率敏感以及越距離單元走動問題，本文提出一種改進的多普勒頻率補償方法，該方法通過預(yù)設(shè)模糊重數(shù)，對回波信號進行多普勒補償及Keystone變換處理，實現(xiàn)目標(biāo)回波信號的有效相參積累及速度解模糊。采用回波仿真數(shù)據(jù)進行實驗，實驗結(jié)果驗證了本方法的有效性。

關(guān)鍵詞：相位編碼信號；多普勒頻率；Keystone變換；相參積累

中圖分類號：TN957.51 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）01-0086-03

0 引言

二相編碼信號是一種相位編碼信號，在雷達領(lǐng)域中是一種常見的脈沖壓縮信號，二相編碼信號的模糊函數(shù)呈現(xiàn)圖釘型，其優(yōu)點在于不存在距離-多普勒耦合問題，但二相編碼信號屬于多普勒頻率敏感信號，其缺點在于如果目標(biāo)速度較大，則脈壓后脈壓結(jié)果的主瓣旁瓣之比將會下降，此外脈壓結(jié)果的副瓣也會發(fā)生一定的變化[1-2]，使得二相編碼信號的實際工程應(yīng)用效果有所下降。文獻[3]采用MTD方法對不同速度的目標(biāo)回波信號進行分離，然后針對多普勒速度通道，采用相應(yīng)的多普勒頻率進行回波信號補償，如果目標(biāo)速度造成多普勒模糊，需要知道模糊數(shù)才能正確補償。此外，對于高速運動目標(biāo)，長時間相干積累時存在距離走動問題，需進行距離走動校正處理[4-7]。

本文提出一種改進的二相編碼信號多普勒補償方法，該方法預(yù)設(shè)模糊重數(shù)，針對每一模糊重數(shù)，進行二相編碼信號多普勒補償，校正多普勒失配問題，然后進行脈壓處理，通過Keystone變換校正距離走動，最后通過比較各通道相干積累輸出，實現(xiàn)目標(biāo)檢測與速度解模糊。

1 多普勒補償及距離走動校正

判決門限由雷達檢測概率及虛警概率等因素決定。如果判決目標(biāo)存在，則在檢測目標(biāo)的同時可以得到目標(biāo)的速度模糊數(shù)，進而完成目標(biāo)速度解算。

改進算法在速度模糊情況下，可以進行多普勒頻率補償，減小多普勒頻率對脈壓的影響，同時進行Keystone變換，校正跨距離單元走動，實現(xiàn)目標(biāo)回波信號長時間相干積累。

3 仿真實驗

采用仿真方式進行實驗，參數(shù)設(shè)置如下：二相碼長度511位，子碼脈寬=0.1μs，脈沖PRT為=250μs，脈沖積累數(shù)Na=256，載波頻率=15GHz，目標(biāo)徑向速度Vt=490m/s，起始距離R0=16km。

圖1（a）為未進行多普勒頻率補償回波信號距離維脈壓結(jié)果，圖1（b）為進行多普勒頻率補償后回波信號距離維脈壓結(jié)果。由圖可見，若不進行多普勒頻率補償，則脈壓后主副瓣比約為4.3dB，主瓣峰值幅度約為21dB；采用多普勒頻率正確補償后，脈壓后主副瓣比約為27dB，主瓣峰值幅度約為30dB，顯著改善回波信號脈沖壓縮結(jié)果，有利于后續(xù)目標(biāo)積累與檢測。

采用直接相參積累方法與本文相參積累方法進行比較，圖2為兩種脈壓積累結(jié)果比較圖。圖2（a）顯示直接相參積累方法回波信號存在跨距離單元走動現(xiàn)象且副瓣電平較高；圖2（b）顯示本文方法可有效校正距離走動，且副瓣電平較低；圖2（c）為運動目標(biāo)回波信號直接相參積累結(jié)果，該運動目標(biāo)回波信號未進行多普勒補償及距離走動校正處理，由圖可見，直接相參積累結(jié)果脈壓主副瓣比低，脈壓處理結(jié)果較差，回波信號不能得到有效積累，影響后續(xù)的信號檢測；圖2（d）為采用本文算法進行相參積累的結(jié)果，由圖可見，采用本文算法，可以消除多普勒頻率對脈壓的影響，校正了跨距離單元走動，回波信號相干積累效果好，回波信號相干積累后峰值幅度約為54dB，較直接相參積累結(jié)果提高約11dB。

4 結(jié)語

本文提出了一種改進的二相編碼信號多普勒補償方法，該方法既補償了回波信號的多普勒頻率，改善了距離脈壓性能，同時校正了目標(biāo)回波信號的跨距離單元走動問題，實現(xiàn)回波信號的長時間相干積累，同時完成目標(biāo)速度解模糊。仿真結(jié)果驗證了該方法的有效性。

參考文獻

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Abstract：The phase-coded signal is Doppler sensitivity and the echo of moving target exist range migration problem. In order to solve these problems， this paper proposes an improved Doppler compensation method. The method adopts Doppler frequency compensation and Keystone transform by preset velocity ambiguity factor. The method can achieve coherent integration of target echo signal and velocity estimation. The targets echo signal is simulated and experimented. The results of the experiment indicate that the method is effective.

Key words：phase-coded signal； doppler frequency； Keystone transform； coherent integration