一種用于PD體制頻率捷變雷達的解模糊方法

張森

摘 要：基于目標的徑向速度不隨雷達工作頻率的變化而改變這一特性，提出了一種適用于體制頻率捷變雷達的滑窗查表搜索解模糊方法，仿真試驗結(jié)果表明該方法能在存在較大視在距離和視在速度測量誤差的條件下保證較高的解模糊正確率和較低的解模糊虛警率，且能適應(yīng)波束內(nèi)同時含有多個目標的情況，其運算量相對固定，具有較高的工程實用價值。

關(guān)鍵詞：頻率捷變 距離解模糊 速度解模糊

中圖分類號：TN958.6 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2015）02（c）-0004-02

現(xiàn)代的雷達所采用的脈沖重復頻率（）范圍從幾百赫茲到幾十千赫茲，甚至更高，這將導致雷達經(jīng)常出現(xiàn)距離模糊、速度模糊或距離和速度同時模糊，因此，要獲得目標的距離和速度就要進行距離和速度雙解模糊。而雷達為應(yīng)對頻域上的瞄準式窄帶干擾或?qū)拵ё枞礁蓴_，往往會采用脈組間隨機或自適應(yīng)的頻率捷變工作模式，這將導致常用的在多普勒頻域內(nèi)進行速度解模糊的算法失效[1]。針對這一情況，該文基于目標的徑向速度不隨雷達工作頻率的變化而改變提出了一種在速度域上進行解模糊的方法。

1 解距離模糊

雷達目標回波因受到發(fā)射脈沖的遮擋，會產(chǎn)生距離遮擋，同時由于地雜波的影響需要將回波多普勒零頻附近的信號挖除，會產(chǎn)生速度遮擋。為了避免模糊并消除由距離和速度遮擋而產(chǎn)生的盲區(qū)，一般采用多重的工作方式[2]。

假設(shè)雷達共有重，一旦選定，由此確定的非模糊距離單元為：

（1）

式（1）中為由系統(tǒng)帶寬確定的距離單元，代表向下取整運算。假設(shè)第重上測量的視在距離單元為，則所有可能的目標距離單元為：

（2）

式（2）中，為雷達最大作用距離單元數(shù)，該文所述的解模糊方法為準則的滑窗查表搜索法，具體做法是先在1至之間以各重的非模糊距離單元建立距離模糊表，如表1所示。

表1中為求模運算，注意當求模運算的結(jié)果為0時，需要將0替換為相應(yīng)的。將每個波位中各重恒虛警檢測后過門限點的距離單元信息分別存儲在一個維的距離信息表中，表中各重相應(yīng)的距離單元如果有過門限的點則標記為1，反之標記為0。建表完畢后從距離單元1到依次對每個距離單元進行搜索，對某個距離單元，從表1中讀取其在各重相應(yīng)的視在距離單元，并依據(jù)這些視在距離單元從距離信息表中讀取距離信息，將讀取的結(jié)果相累加，如果累加結(jié)果達到或超過則判定當前搜索的距離單元解距離模糊成功，此時轉(zhuǎn)入速度解模糊流程。當完成所有距離單元的搜索時，當前波位的距離解模糊過程即全部完成，將距離信息表清0，重復上述的解模糊過程。

但在實際中，并不能保證目標的真實距離正好是距離單元的整數(shù)倍，目標可能會跨越在兩個相鄰距離單元之間[3]。為應(yīng)對這種情況下產(chǎn)生的漏警，選擇一個合適的滑窗寬度，對某個距離單元，從表1中讀取在各重相應(yīng)的視在距離單元，并依據(jù)這些視在距離單元從距離信息表中讀取距離信息，只要距離信息表每重的中有一個單元的值為1就判定該重發(fā)現(xiàn)目標，當發(fā)現(xiàn)目標的數(shù)達到或以上就判定當前搜索的距離單元解距離模糊成功?；皩挾鹊拇笮∪Q于距離單元尺寸和信噪比，因過大的會導致過多的虛警，通常只取1。該方法可能會導致同一個目標在連續(xù)個距離單元上均被解出，因此需要在搜索完所有距離單元之后對解算出的結(jié)果進行融合。具體的融合規(guī)則是對相鄰距離單元的點，如果其速度差別在一定的容限內(nèi)就認定為是同一個目標，此時應(yīng)選擇滿足準則最多的點作為輸出，如果滿足準則數(shù)相同則選擇解速度模糊時均方誤差最小的點作為輸出。

2 解速度模糊

通常的速度解模糊方法是直接在多普勒頻域內(nèi)進行的，但這對頻率捷變體制的雷達是不可行的，因為當雷達進行頻率捷變時，每重采用的載頻是不同的，而對一個相對雷達波束徑向速度為的目標來說，它在每重內(nèi)產(chǎn)生的視在多普勒頻率是與其載頻有關(guān)的，具體的關(guān)系為

（3）

式（3）中為光速，此時如果還繼續(xù)使用視在多普勒頻率來解模糊將無法正確解算出目標的徑向速度。該文采用的方法是先將每重中參與解速度模糊的點的多普勒頻率轉(zhuǎn)換為視在徑向速度，然后在速度域上完成解模糊，轉(zhuǎn)換公式為

（4）

將重頻帶入式（4）可得對應(yīng)的非模糊速度，圖1所示為該文解速度模糊方法示意圖。由于運動目標的相對速度是有限的，所以只需要在一定的速度范圍內(nèi)進行解模糊即可，具體步驟如下。

Step1：在速度范圍內(nèi)，將距離解模糊成功后中的任意一個視在速度以進行周期拓展，得到與此視在速度對應(yīng)的多個目標速度值。

（5）

式（5）中的是使在范圍內(nèi)的所有整數(shù)。

Step2：按順序依次將所有分別進行求模運算，并以此為中心，以為速度誤差容限檢測各重內(nèi)是否有在范圍內(nèi)的視在速度，如果有則認為該重上發(fā)現(xiàn)速度為的目標，當發(fā)現(xiàn)目標的數(shù)量達到或以上時就判定當前搜索的速度解速度模糊成功，此時應(yīng)停止對剩余的再進行搜索并記錄相應(yīng)的均方誤差。

（6）

式（6）中為重中發(fā)現(xiàn)目標的數(shù)量，為第重發(fā)現(xiàn)目標的中在范圍內(nèi)的視在速度。

Step3：依次將中滿足距離解模糊的其他視在速度進行Step1和Step2。

Step4：依次將至分別進行Step1、Step2和Step3。

Step5：該方法會導致同一個目標的速度在多重上均被解出，因此需要在執(zhí)行完以上4步之后對解算出的速度進行融合處理。具體的融合規(guī)則是如果其速度的差別在容限內(nèi)就認為是同一個目標，此時應(yīng)選擇滿足準則數(shù)最多的速度值作為輸出，如果滿足準則數(shù)相同則選擇均方誤差最小的速度值作為輸出，如果均方誤差也相同則選擇其速度均值作為輸出。

3 仿真分析

以5重為例，采用3/5準則，每重頻對應(yīng)的距離單元數(shù)分別取221、203、184、167、155，取75，取1，取2，取10000，取800，各的距離和速度遮擋比例分別取10%和14%，各的載頻在范圍3.5至3.7之間以5為間隔隨機捷變頻。

仿真時在各重內(nèi)按10-2的虛警率加入虛假恒虛警過門限點，并在目標的視在距離和視在速度上加入服從無偏高斯分布的測量誤差。圖2和圖3分別為波束內(nèi)目標個數(shù)分別為4、8和15時采用該文方法進行200次解模糊所得的統(tǒng)計結(jié)果。

可以看出，在存在視在距離和視在速度測量誤差的條件下，該文所述的解模糊方法能保證有較高的正確率和較低的虛警率，且能適應(yīng)波束內(nèi)含有多個目標的情況。

4 結(jié)語

該文詳盡闡述了一種適用于體制頻率捷變雷達的滑窗查表搜索解模糊方法，并進行了相應(yīng)的計算機仿真。仿真結(jié)果表明該方法能在存在較大視在距離和視在速度測量誤差的條件下保證較高的解模糊正確率和較低的解模糊虛警率，且能適應(yīng)波束內(nèi)同時含有多個目標的情況。

參考文獻

[1] 吳順君，梅曉春.雷達信號處理和數(shù)據(jù)處理技術(shù)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2008：271-272.

[2] 王佳苗，楊菊，吳順君.一種脈沖多普勒雷達解距離模糊的新算法[J].雷達與對抗，2005（3）：38-41.

[3] Richards MA著，邢孟道等譯.雷達信號處理基礎(chǔ)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2008：207-211.