專(zhuān)利名稱(chēng)：一種合成孔徑雷達(dá)信號(hào)跟蹤方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種合成孔徑雷達(dá)信號(hào)跟蹤方法，屬于雷達(dá)信號(hào)偵查領(lǐng)域。
技術(shù)背景
對(duì)星載SAR信號(hào)進(jìn)行偵察時(shí)，若只偵察天線(xiàn)的主瓣信號(hào)，則由于衛(wèi)星在軌的運(yùn)行 速度很快，偵察時(shí)對(duì)主瓣信號(hào)的接收和跟蹤時(shí)間非常短，很難及時(shí)有效地提供SAR衛(wèi)星過(guò) 頂預(yù)警和引導(dǎo)地面干擾天線(xiàn)對(duì)準(zhǔn)衛(wèi)星，所以需要對(duì)主瓣信號(hào)和旁瓣信號(hào)都進(jìn)行偵測(cè)和跟S示ο
傳統(tǒng)的脈沖序列跟蹤器大都采用硬件數(shù)字式延遲線(xiàn)相關(guān)技術(shù)，只適用于跟蹤參數(shù) 固定的常規(guī)雷達(dá)信號(hào)，其波門(mén)寬度一般為固定值，對(duì)脈沖重復(fù)周期的測(cè)量一次完成，不可避 免地帶來(lái)測(cè)量誤差，經(jīng)常有漏選和錯(cuò)跟的現(xiàn)象。另外，一般的數(shù)字脈沖序列跟蹤器由于測(cè)量 精度受計(jì)數(shù)時(shí)鐘頻率的影響，測(cè)得的脈沖時(shí)域參數(shù)存在誤差，在對(duì)旁瓣信號(hào)進(jìn)行跟蹤時(shí)，由 于信號(hào)比較微弱，并且存在起伏，導(dǎo)致跟蹤器經(jīng)常進(jìn)入記憶跟蹤狀態(tài)，而由于脈沖測(cè)量誤差 的積累效應(yīng)使得記憶跟蹤時(shí)間短，跟蹤適應(yīng)性差。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種合成孔徑雷達(dá)信號(hào)跟蹤方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)對(duì)空間SAR信號(hào)脈 沖跟蹤適用性不強(qiáng)的問(wèn)題。
本發(fā)明的一種合成孔徑雷達(dá)信號(hào)跟蹤方法包括以下步驟
第一步對(duì)合成孔徑雷達(dá)接收機(jī)輸出的窄帶信號(hào)求模；
第二步對(duì)窄帶信號(hào)的模值進(jìn)行過(guò)門(mén)限檢測(cè)，輸出過(guò)門(mén)限指示信號(hào)；
第三步對(duì)過(guò)門(mén)限指示信號(hào)做整形處理，濾除毛刺；
第四步對(duì)整形處理后的過(guò)門(mén)限指示信號(hào)進(jìn)行參數(shù)測(cè)量，包括脈寬、脈間隙和周 期；
第五步根據(jù)測(cè)得的脈沖信號(hào)參數(shù)，對(duì)過(guò)門(mén)限指示信號(hào)的脈寬、脈間隙和周期進(jìn)行 測(cè)量，通過(guò)第四步測(cè)量的參數(shù)值來(lái)產(chǎn)生跟蹤波門(mén)，若過(guò)門(mén)限指示信號(hào)消失，則用上一次測(cè)量 的信號(hào)參數(shù)來(lái)產(chǎn)生記憶跟蹤波門(mén)。
其中第五步中跟蹤波門(mén)的產(chǎn)生方法包括如下步驟
1、對(duì)直接測(cè)得的值進(jìn)行中值濾波；
2、比較中值濾波輸出的相鄰兩個(gè)數(shù)據(jù)的差值，若差值小于給定常數(shù)，則更新數(shù)據(jù)， 否則保持前一個(gè)不變；
3、對(duì)第2步輸出的數(shù)據(jù)求平均；
4、根據(jù)脈沖信號(hào)的參數(shù)計(jì)數(shù)值產(chǎn)生跟蹤波門(mén)，當(dāng)有過(guò)門(mén)限指示信號(hào)時(shí)，產(chǎn)生實(shí)時(shí) 跟蹤波門(mén)；當(dāng)沒(méi)有過(guò)門(mén)限指示信號(hào)時(shí)，產(chǎn)生記憶跟蹤波門(mén)。
其中所述的產(chǎn)生記憶跟蹤波門(mén)的修正方法為求得的上次測(cè)量的周期計(jì)數(shù)值的均 值包含兩部分，整數(shù)部分和小數(shù)部分，整數(shù)部分作為當(dāng)前跟蹤波門(mén)的周期，對(duì)小數(shù)部分進(jìn)行累加，當(dāng)累加到大于等于1時(shí)，對(duì)當(dāng)前跟蹤波門(mén)的PRT計(jì)數(shù)值進(jìn)行修正，即周期計(jì)數(shù)值加1。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下
1.對(duì)SAR脈沖信號(hào)的適應(yīng)性強(qiáng)，跟蹤精度高
通過(guò)實(shí)時(shí)測(cè)量脈沖信號(hào)的PRT，可以根據(jù)脈沖信號(hào)PRT的變化實(shí)時(shí)調(diào)整跟蹤波門(mén)， 從而增強(qiáng)了跟蹤波門(mén)對(duì)脈沖信號(hào)的適應(yīng)性，通過(guò)對(duì)測(cè)量值中值濾波并求平均，提高了跟蹤 精度。
2.對(duì)微弱SAR雷達(dá)信號(hào)的記憶跟蹤時(shí)間長(zhǎng)
通過(guò)利用PRT計(jì)數(shù)值均值的小數(shù)部分對(duì)跟蹤波門(mén)進(jìn)行調(diào)整，提高了記憶跟蹤的精 度，保證長(zhǎng)時(shí)間跟蹤信號(hào)。


圖1-本發(fā)明實(shí)現(xiàn)框圖
圖2-中值濾波和求平均示意圖
圖3-跟蹤波門(mén)產(chǎn)生方法示意圖
圖4-跟蹤波門(mén)周期修正示意圖具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的SAR信號(hào)跟蹤方法進(jìn)行詳細(xì)描述。
系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)框圖如圖1所示。
首先要對(duì)SAR接收機(jī)輸出的I、Q兩路窄帶信號(hào)采用坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)數(shù)字計(jì)算(CORDIC) 算法求模，得到信號(hào)的包絡(luò)；然后對(duì)信號(hào)包絡(luò)做低通濾波，濾除高頻噪聲；然后對(duì)濾波后的 信號(hào)包絡(luò)過(guò)門(mén)限檢測(cè)得到過(guò)門(mén)限指示信號(hào)，門(mén)限可采用自適應(yīng)門(mén)限和固定門(mén)限；最后對(duì)過(guò) 門(mén)限指示信號(hào)做整形處理，濾除毛刺。
如圖2所示，對(duì)過(guò)門(mén)限指示信號(hào)的PW、CW和PRT作如下處理
1.對(duì)直接測(cè)得的值進(jìn)行中值濾波，濾波窗口長(zhǎng)度為7，即7個(gè)值中取中值輸出； 2.比較中值濾波輸出的相鄰兩個(gè)數(shù)據(jù)的差值，若差值小于給定常數(shù)，則更新數(shù)據(jù)，否則保持 前一個(gè)不變；3.對(duì)第2步輸出的數(shù)據(jù)求平均并保留均值的小數(shù)部分，平均窗的長(zhǎng)度為128， 平均值的整數(shù)部分用于產(chǎn)生跟蹤波門(mén)，小數(shù)部分用于調(diào)整記憶跟蹤波門(mén)。
在測(cè)量過(guò)程中為避免干擾影響，采取以下措施1.測(cè)得的PRT值須在給定的PRT 范圍內(nèi)；2.測(cè)得的相鄰兩個(gè)脈沖的PRT值之差需小于給定常數(shù)。當(dāng)滿(mǎn)足這兩個(gè)條件時(shí)就更 新PW、Cff和PRT的值，否則就保持上次測(cè)得的值。
最后根據(jù)測(cè)得的PW、CW和PRT產(chǎn)生跟蹤波門(mén)(跟蹤波門(mén)的占空比為χ)，產(chǎn)生方法 如圖3所示，在檢測(cè)脈沖的下降沿開(kāi)始啟動(dòng)計(jì)數(shù)器1，當(dāng)計(jì)數(shù)器1計(jì)到錯(cuò)誤！未找到引用源。 時(shí)，輸出高電平，此時(shí)啟動(dòng)計(jì)數(shù)器2，當(dāng)計(jì)數(shù)器2計(jì)到χ · PRT時(shí)，輸出低電平，當(dāng)計(jì)數(shù)器2的 值與測(cè)得的脈間隙CW的差值大于給定范圍時(shí)，或者當(dāng)測(cè)得的相鄰兩個(gè)脈沖的PRT值之差大 于給定常數(shù)時(shí)，就認(rèn)為沒(méi)有脈沖信號(hào)過(guò)檢測(cè)門(mén)限，產(chǎn)生記憶跟蹤波門(mén)。
在產(chǎn)生記憶跟蹤波門(mén)的時(shí)候，為了提高跟蹤精度，延長(zhǎng)記憶跟蹤的時(shí)間，采用如下 方法
當(dāng)沒(méi)有脈沖信號(hào)過(guò)檢測(cè)門(mén)限時(shí)，用最后一次測(cè)得的PRT計(jì)數(shù)值均值的整數(shù)部分產(chǎn)生記憶跟蹤波門(mén)，小數(shù)部分用來(lái)調(diào)整跟蹤波門(mén)，即累加小數(shù)部分，當(dāng)累加小數(shù)部分至大于等 于1時(shí)，則下一個(gè)跟蹤波門(mén)的PRT加1。如圖4所示，用PRT_m作為記憶跟蹤波門(mén)的周期來(lái) 產(chǎn)生跟蹤波門(mén)，同時(shí)累加小數(shù)部分a，當(dāng)N · a >= 1時(shí)，當(dāng)前跟蹤波門(mén)的周期調(diào)整為PRT_ m+1，圖中所示N為4。
權(quán)利要求
1.一種合成孔徑雷達(dá)信號(hào)跟蹤方法，其特征在于包括以下步驟第一步對(duì)合成孔徑雷達(dá)接收機(jī)輸出的窄帶信號(hào)求模；第二步對(duì)窄帶信號(hào)的模值進(jìn)行過(guò)門(mén)限檢測(cè)，輸出過(guò)門(mén)限指示信號(hào)；第三步對(duì)過(guò)門(mén)限指示信號(hào)做整形處理，濾除毛刺；第四步對(duì)整形處理后的過(guò)門(mén)限指示信號(hào)進(jìn)行參數(shù)測(cè)量，包括脈寬、脈間隙和周期；第五步根據(jù)測(cè)得的脈沖信號(hào)參數(shù)，對(duì)過(guò)門(mén)限指示信號(hào)的脈寬、脈間隙和周期進(jìn)行測(cè) 量，通過(guò)第四步測(cè)量的參數(shù)值來(lái)產(chǎn)生跟蹤波門(mén)，若過(guò)門(mén)限指示信號(hào)消失，則用上一次測(cè)量的 信號(hào)參數(shù)來(lái)產(chǎn)生記憶跟蹤波門(mén)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種合成孔徑雷達(dá)信號(hào)跟蹤方法，其特征在于其中第五步 中跟蹤波門(mén)的產(chǎn)生方法包括如下步驟第一步對(duì)直接測(cè)得的值進(jìn)行中值濾波；第二步比較中值濾波輸出的相鄰兩個(gè)數(shù)據(jù)的差值，若差值小于給定常數(shù)，則更新數(shù) 據(jù)，否則保持前一個(gè)不變；第三步對(duì)第二步輸出的數(shù)據(jù)求平均；第四步根據(jù)脈沖信號(hào)的參數(shù)計(jì)數(shù)值產(chǎn)生跟蹤波門(mén)，當(dāng)有過(guò)門(mén)限指示信號(hào)時(shí)，產(chǎn)生實(shí)時(shí) 跟蹤波門(mén)；當(dāng)沒(méi)有過(guò)門(mén)限指示信號(hào)時(shí)，產(chǎn)生記憶跟蹤波門(mén)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種合成孔徑雷達(dá)信號(hào)跟蹤方法，其特征在于其中所 述的產(chǎn)生記憶跟蹤波門(mén)的修正方法為求得的上次測(cè)量的周期計(jì)數(shù)值的均值包含兩部分， 整數(shù)部分和小數(shù)部分，整數(shù)部分作為當(dāng)前跟蹤波門(mén)的周期，對(duì)小數(shù)部分進(jìn)行累加，當(dāng)累加到 大于等于1時(shí)，對(duì)當(dāng)前跟蹤波門(mén)的PRT計(jì)數(shù)值進(jìn)行修正，即周期計(jì)數(shù)值加1。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種合成孔徑雷達(dá)信號(hào)跟蹤方法，屬于雷達(dá)信號(hào)偵察領(lǐng)域。本發(fā)明通過(guò)實(shí)時(shí)測(cè)量SAR接收機(jī)輸出的窄帶脈沖信號(hào)的脈寬(PW)、脈間隙(CW)和重復(fù)周期(PRT)來(lái)產(chǎn)生跟蹤波門(mén)，并且能在信號(hào)比較微弱以至于無(wú)法過(guò)檢測(cè)門(mén)限時(shí)，依據(jù)之前測(cè)得的信號(hào)參數(shù)產(chǎn)生記憶跟蹤波門(mén)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)SAR雷達(dá)天線(xiàn)旁瓣信號(hào)的跟蹤，本發(fā)明利用測(cè)得的PRT計(jì)數(shù)值均值的小數(shù)部分對(duì)記憶跟蹤波門(mén)進(jìn)行修正，大大提高了記憶跟蹤的時(shí)間。
文檔編號(hào)G01S13/66GK102033229SQ201010527288
公開(kāi)日2011年4月27日 申請(qǐng)日期2010年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月26日
發(fā)明者劉國(guó)滿(mǎn), 吳志昂, 高梅國(guó) 申請(qǐng)人:北京理工大學(xué)