基于快速余差查表法的脈沖多普勒雷達(dá)解距離模糊算法

洪興勇

(中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第三十八研究所，安徽 合肥 230031)

基于快速余差查表法的脈沖多普勒雷達(dá)解距離模糊算法

洪興勇

(中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第三十八研究所，安徽 合肥 230031)

解距離模糊是中頻脈沖重復(fù)頻率的脈沖多普勒雷達(dá)關(guān)鍵技術(shù)之一。提出了采用快速余差查表法有效解決PD雷達(dá)距離模糊問題的算法。該算法的運(yùn)算量較少，實(shí)時(shí)處理能力強(qiáng)。以3重CPI進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，表明該算法能夠保證低虛警概率和較高的解模糊的正確性，并能夠滿足PD雷達(dá)信號(hào)處理的實(shí)時(shí)處理要求。

PD雷達(dá)；解距離模糊；快速；余差查表法

0 引言

機(jī)載雷達(dá)以下視方式探測(cè)低空目標(biāo)時(shí)，目標(biāo)、地海雜波和雷達(dá)三者之間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，目標(biāo)回波強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于地面和海雜波強(qiáng)度[1]。脈沖多普勒(PD)利用頻域?yàn)V波區(qū)分目標(biāo)和地海雜波。PD在機(jī)載雷達(dá)信號(hào)處理上得到廣泛的應(yīng)用。由于PD模式雷達(dá)大多采用高中脈沖重復(fù)頻率(PRF)，因此存在距離和速度模糊的問題。PD體制雷達(dá)的解模糊是機(jī)載雷達(dá)信號(hào)處理在實(shí)際應(yīng)用中的首要問題。解模糊的性能取決于解模糊算法，解模糊算法的好壞直接影響目標(biāo)的檢測(cè)概率和虛警概率，進(jìn)而直接影響機(jī)載雷達(dá)的數(shù)據(jù)處理、跟蹤能力和探測(cè)威力。正確性和實(shí)時(shí)性是衡量解模糊算法的兩個(gè)要素。

PD雷達(dá)采用多重頻的PRT方式避免距離模糊現(xiàn)象發(fā)生。最近文獻(xiàn)[2-3]提出新算法：余差查表法、群算法、滑窗相關(guān)器法和加權(quán)快速聚類法解距離模糊，而這些算法都是在孫子定理(余數(shù)法)、查表法和一維聚類基礎(chǔ)上提出來的。孫子定理法優(yōu)點(diǎn)是快速準(zhǔn)確且計(jì)算量小，其缺點(diǎn)是要求PRT兩兩互質(zhì)(互質(zhì)是指相互之間沒有公約數(shù)，但不一定都是質(zhì)數(shù))和出錯(cuò)概率很大(由于各種干擾、噪聲和雜波存在)。一維集算法優(yōu)點(diǎn)是解模糊的精度很高，其缺點(diǎn)是運(yùn)算量大。查表解模糊算法具有計(jì)算簡(jiǎn)單和出錯(cuò)概率小的優(yōu)點(diǎn)。利用余數(shù)法和查表法的優(yōu)點(diǎn)，本文提出了一種快速余差查表解距離模糊算法。

1 PD雷達(dá)距離模糊問題

圖1 距離不模糊

設(shè)PD雷達(dá)發(fā)射信號(hào)的脈沖重復(fù)周期為Tr，發(fā)射信號(hào)波長(zhǎng)為λ，雷達(dá)探測(cè)回波目標(biāo)的時(shí)間延遲為t，c為光速。t>Tr時(shí)，雷達(dá)發(fā)射脈沖探測(cè)目標(biāo)的回波要經(jīng)過幾個(gè)脈沖重復(fù)周期以后才能被雷達(dá)接收機(jī)接收到，使發(fā)射和接收脈沖頻譜對(duì)應(yīng)關(guān)系在頻域出現(xiàn)混亂現(xiàn)象，在同一距離上可能出現(xiàn)幾個(gè)目標(biāo)的頻譜。這種現(xiàn)象稱作雷達(dá)模糊距離。雷達(dá)最大不模糊距離為：

(1)

當(dāng)t≤Tr時(shí),PD雷達(dá)探測(cè)的目標(biāo)距離不模糊,如圖1所示; 當(dāng)t>Tr時(shí),PD雷達(dá)探測(cè)的距離模糊，如圖2所示。

圖2 距離模糊

PD雷達(dá)產(chǎn)生距離模糊的原因是：PD雷達(dá)無法直接區(qū)分一個(gè)特定回波是哪個(gè)脈沖所發(fā)射的。

ri=R%Ri,i=1,2,…,N

(2)

該式形成過程是一維空間到多維有限空間變換。而解模糊問題其實(shí)就是從多維有限空間到一維有限空間變換[4]。

2 建立距離余差表

(1)在雷達(dá)探測(cè)威力范圍內(nèi)，分別列出目標(biāo)對(duì)于每個(gè)PRF所有可能的距離模糊倍數(shù)對(duì)應(yīng)的距離R1,R2,…，RK，其中，K取決于Rki=ri+kiRuai(i=1,2,3)中的ki(i=1,2,3)。

(2)按照3重CPI計(jì)算的Rua1、Rua2、Rua3從小到大排列。

(4)PD雷達(dá)探測(cè)某個(gè)距離為R的目標(biāo)，從表1快速查找每個(gè)CPI所對(duì)應(yīng)的可視距離mod(R,Ruai)，查找結(jié)果大于或等于2個(gè)CPI，則表明解距離模糊完成，PD雷達(dá)在距離R上所探測(cè)目標(biāo)是實(shí)際存在的目標(biāo)。

(5)如果i

表1 距離模糊余差表

3 算法工程實(shí)現(xiàn)

圖3 解距離模糊的流程圖

根據(jù)各個(gè)CPI探測(cè)目標(biāo)經(jīng)恒虛警(CFAR)檢測(cè)后的點(diǎn)跡原始信息，填寫模糊距離表。如果滿足解模糊準(zhǔn)則，則輸出目標(biāo)點(diǎn)跡的幅度和頻道信息；如果不滿足解模糊準(zhǔn)則，則判斷是否解距離模糊結(jié)束。如果解距離模糊沒有結(jié)束，則將距離單元加1重新解距離模糊。解距離模糊的工程實(shí)現(xiàn)流程如圖3所示。

4 仿真實(shí)驗(yàn)

本文以3重CPI為例，采用2/3準(zhǔn)則，PD雷達(dá)系統(tǒng)帶寬為0.5 MHz，雷達(dá)探測(cè)最大距離單元數(shù)為6 000。利用本文提出的算法對(duì)雷達(dá)探測(cè)目標(biāo)經(jīng)CFAR檢測(cè)后的回波進(jìn)行解距離模糊，最后輸出結(jié)果是以距離單元和多普勒頻道來表示目標(biāo)點(diǎn)跡信息。每個(gè)CPI在CFAR檢測(cè)后的目標(biāo)很多，且該目標(biāo)包括很多噪聲，解距離模糊后CPI1、CPI2和CPI3所探測(cè)的目標(biāo)點(diǎn)跡分別如圖4～圖6所示。

通過仿真實(shí)驗(yàn)可知，圖4～圖6表示該算法的運(yùn)算能力能夠達(dá)到雷達(dá)信號(hào)處理在某一波位上實(shí)時(shí)處理能力的要求，保證解模糊結(jié)果具有很高準(zhǔn)確性，可有效抑制虛警概率。

通過仿真實(shí)驗(yàn)可知，圖4～圖6表示該算法的運(yùn)算能力能夠達(dá)到雷達(dá)信號(hào)處理在某一波位上實(shí)時(shí)處理能力的要求，保證解模糊結(jié)果具有很高準(zhǔn)確性，可有效抑制虛警概率。

圖4 解距離模糊CPI的目標(biāo)點(diǎn)跡

圖5 解距離模糊后CPI2的目標(biāo)點(diǎn)跡

5 結(jié)論

本文提出一種針對(duì)PD雷達(dá)的基于快速余差查表法的解距離模糊算法，該算法關(guān)鍵就是建立余差距離表。以3重CPI為例，滿足2/3準(zhǔn)則，進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該算法可有效地降低解距離模糊的運(yùn)算量，適應(yīng)PD雷達(dá)信號(hào)處理對(duì)于實(shí)時(shí)性的要求，并且具有很高的解模糊準(zhǔn)確率，能有效抑制虛假目標(biāo)。

圖6 解距離模糊后CPI3的目標(biāo)點(diǎn)跡

[1] 賁德,韋傳安,林幼權(quán).機(jī)載雷達(dá)技術(shù)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2006.

[2] 曾濤,龍騰.一種脈沖多普勒雷達(dá)解模糊新算法[J].電子學(xué)報(bào),2000,28(12):99-101.

[3] 吳濤,屈強(qiáng),袁嗣杰,等.一種低重頻脈沖雷達(dá)速度模糊解算的新方法[J].系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào),2009，21(S2)：31-33，42.

[4] 洪一.脈沖多普勒雷達(dá)的速度模糊求解[J].現(xiàn)代科學(xué)與技術(shù),1995(1)：18-23.

德州儀器(TI)推出0.33英寸全高清DLP?Pico?芯片組，作為業(yè)內(nèi)同類型產(chǎn)品中最小的1080p顯示解決方案提供無可比擬的亮度性能

德州儀器(TI)近日發(fā)布了DLP Pico 0.33英寸全高清芯片組，以回應(yīng)品牌及開發(fā)人員的期待——他們亟需一款能夠集成1080p投影顯示且外形尺寸更小的產(chǎn)品平臺(tái)。該款業(yè)內(nèi)最小的1080p顯示解決方案包含DLP3310數(shù)字微鏡器件(DMD)和DLPC3437控制器。通過采用久經(jīng)驗(yàn)證的DLP MEMS技術(shù)，全新的DLP3310可以提供業(yè)內(nèi)0.3英寸成像面板中最高的亮度性能。這款最新的DLP產(chǎn)品展現(xiàn)了TI對(duì)于更小外形尺寸、出色的圖像質(zhì)量和高系統(tǒng)效率方面的承諾，從而幫助客戶設(shè)計(jì)和集成微型高清顯示。如需了解更多信息，請(qǐng)?jiān)L問www.ti.com/dlp3310。

憑借0.33英寸芯片組，開發(fā)人員可以創(chuàng)造出眾多小巧緊湊、便攜式的顯示應(yīng)用，諸如移動(dòng)智能電視、內(nèi)置電池微型投影儀、智能家居投影顯示、數(shù)字標(biāo)牌和工業(yè)解決方案。

0.33英寸全高清DLP Pico芯片組的關(guān)鍵特性和優(yōu)勢(shì)：

·業(yè)內(nèi)最小且最亮的1080p解決方案：DMD的快速切換速度使得每個(gè)微鏡在每一幀都能夠在屏幕上顯示兩個(gè)完全不同且獨(dú)立的像素。這款DLP解決方案不僅可以在屏幕上提供1080p分辨率，更帶來業(yè)內(nèi)同尺寸等級(jí)中最高的亮度性能，為緊湊型顯示產(chǎn)品的開發(fā)人員提供強(qiáng)大的全新組合。

·清晰銳利的圖像和視頻：久經(jīng)驗(yàn)證的DLP技術(shù)提供高顏色保真(高達(dá)16M色)，以實(shí)現(xiàn)鮮活靈動(dòng)且色彩斑斕的圖像。

·功效：全新的DLP芯片組所具有的高功效滿足了電池供電類設(shè)備對(duì)于顯示功能日益升高的要求。

TI與業(yè)內(nèi)最廣泛的微型光引擎生產(chǎn)商伙伴合作，使得開發(fā)人員可以獲取成熟的光學(xué)模組，進(jìn)而加快產(chǎn)品開發(fā)進(jìn)度并縮短客戶創(chuàng)新產(chǎn)品的上市時(shí)間。

現(xiàn)在，包括深圳安華光電技術(shù)有限公司、中強(qiáng)光電股份有限公司、Digital Optics Co. Ltd, 迅達(dá)光電、揚(yáng)明光學(xué)等在內(nèi)的制造商正在計(jì)劃基于DLP3310的光學(xué)模塊的生產(chǎn)。

(TI公司供稿)

Algorithms of range ambiguity resolution for pulse Doppler radar based on high speed residues′ difference look-up table

Hong Xingyong

(No.38 Research Institute,China Electronics Technology Group Corporation, Hefei 230031,China)

Ambiguity resolution in range is one of the key technologies in medium-PRF PD radar. In this paper, a high speed residues’ difference look-up table algorithm is introduced to solve the range ambiguity problem of PD radar. The algorithm has low computation cost and high real-time processing ability. Three-CPI simulation experimental results show that the algorithm has advantages of low false probability and high accuracy in ambiguity resolution, and also can satisfy the demand of PD radar real-time signal processing.

PD radar; ambiguity resolution in range; high speed ;residues’ difference look-up table algorithm

TN957

A

10.19358/j.issn.1674- 7720.2017.04.025

洪興勇.基于快速余差查表法的脈沖多普勒雷達(dá)解距離模糊算法[J].微型機(jī)與應(yīng)用，2017,36(4)：84-86.

2016-09-18)

洪興勇(1978-)，通信作者，男，博士，工程師，主要研究方向：信號(hào)處理，體系結(jié)構(gòu)等。E-mail：hongxingyong38@163.com。