專利名稱：連續(xù)探測運動物體的距離跟蹤方法
專利說明 本發(fā)明主要涉及到利用發(fā)射的偽隨機碼信號(下簡稱偽碼)的回波來連續(xù)探測運動物體的距離跟蹤方法。
發(fā)射偽碼的測距系統(tǒng)比發(fā)射脈沖信號的測距系統(tǒng)具有平均/峰值功率比大，測距與跟蹤可連續(xù)進行，及精度極高的優(yōu)點，因此發(fā)射偽碼信號的導(dǎo)航和警戒系統(tǒng)，衛(wèi)星跟蹤網(wǎng)，測距雷達(dá)系統(tǒng)，超聲探測等系統(tǒng)的距離跟蹤裝置可得到廣泛應(yīng)用。
連續(xù)測距系統(tǒng)在捕獲運動目標(biāo)后，由于目標(biāo)距離在不斷變化，必須使本地碼與回碼保持同相狀態(tài)即距離跟蹤。跟蹤目前有兩種不同的方案，一種是直接跟蹤方案，又分為延遲鎖定回路和交替相關(guān)鎖定回路等方法，另一種是雙回路跟蹤方案。由于后者需要兩個跟蹤環(huán)，較多地乘法器，故前者尤其是延遲鎖定法目前更廣泛地用于各種需對偽碼信號進行跟蹤的系統(tǒng)。(參考文獻(xiàn)《偽隨機碼原理與應(yīng)用》人民郵電出版社1978林可祥，汪一飛P229-P237)。
但是直接跟蹤方案的延遲鎖定回路法要用到兩個相關(guān)器，這樣就出現(xiàn)增益不平衡和相干檢波時相位特性不同的問題。而交替相關(guān)回路中前后碼信通是時分共用的，所以又存在其信噪比性能變壞3db，即回路增益小一半的缺點(《偽隨機碼的原理與應(yīng)用》P232)。
本發(fā)明的目的是提出一種連續(xù)探測運動物體的距離跟蹤方法是對直接跟蹤方法的改進。


圖1是誤差函數(shù)電壓R(τ)表示圖。
圖2是采用異或運算來簡單實現(xiàn)碼B產(chǎn)生器，圖中壓控時鐘產(chǎn)生器1，本地碼產(chǎn)生器2，異或門3。
圖3是本發(fā)明的原理圖，圖中相關(guān)器4，環(huán)路濾波器5，復(fù)合碼B產(chǎn)生器6。
本發(fā)明采用如圖3所示的一個鎖定環(huán)路，它包括一個相關(guān)器4，環(huán)路濾波器5，及碼B產(chǎn)生器6。當(dāng)運動物體的回波信號被捕獲后，距離跟蹤系統(tǒng)接收到的回碼A′和碼B產(chǎn)生器產(chǎn)生的復(fù)合偽隨機碼序列碼B構(gòu)成一對相關(guān)序列，在相關(guān)器4中僅進行一項相關(guān)運算，經(jīng)過環(huán)路濾波器5就可得出控制碼B產(chǎn)生器6的誤差函數(shù)R(τ)。R(τ)的數(shù)學(xué)表達(dá)式為
其中tc為碼元寬度，P為本地碼A(最大線性反饋移位寄存器序列，又稱m序列)的周期，亦是回碼A′的周期。回碼A′和本地碼A屬于位移不同的同一個m序列。
碼B產(chǎn)生器6的構(gòu)成如圖2所示，它可用本地碼A產(chǎn)生器2和壓控時鐘產(chǎn)生器1的輸出經(jīng)異或運算來簡單實現(xiàn)，本地碼A，壓控時鐘序列，及碼B的關(guān)系為當(dāng)碼A與壓控時鐘序列的邏輯電平相同或相反時，碼B分別為零或一。
壓控時鐘產(chǎn)生器1受經(jīng)過環(huán)路濾波器5的R(τ)控制后產(chǎn)生的時鐘序列不但同步碼B產(chǎn)生器工作而且還同步本地碼A產(chǎn)生器工作。
碼B和碼A亦可通過“查表”的辦法，由壓控時鐘同步只讀存貯器的輸出來同時獲得。
當(dāng)回碼A′與本地碼A相位相差｜τ｜≤ 1/2 tc時，跟蹤環(huán)路進入穩(wěn)定調(diào)節(jié)狀態(tài)如碼A′與本地碼A同相時，回碼A′和碼B這對序列在相關(guān)器4中相關(guān)運算結(jié)果經(jīng)環(huán)路濾波器5輸出，其誤差函數(shù)電壓R(τ)為零，故加到碼B產(chǎn)生器6的壓控時鐘產(chǎn)生器1的壓控電壓也為零，這時壓控時鐘頻率不改變。當(dāng)回碼A′和本地碼A不同相時，回碼A′和碼B這對序列相關(guān)后產(chǎn)生的誤差電壓R(τ)增大或減少，經(jīng)環(huán)路濾波器輸出，使壓控時鐘頻率改變，從而控制本地碼A和回波碼A′相位對齊，這樣碼B與回碼A′的相關(guān)結(jié)果R(τ)重新又返回到零。
如果｜τ｜≥ 1/2 tc，則測距系統(tǒng)進入捕獲過程，直到｜τ｜≤ 1/2 tc為止，此時系統(tǒng)進入跟蹤過程圖3的鎖定環(huán)路重新又開始如上所述的工作。
本發(fā)明優(yōu)點是由于本發(fā)明創(chuàng)造了由回碼A′與碼B組成的一對相于序列，故它們在一個鎖定環(huán)路僅進行一項相關(guān)運算就可以獲得壓控時鐘的誤差函數(shù)。所以本發(fā)明的實現(xiàn)方法比過去的直接跟蹤法和雙回路跟蹤法都要簡單。另外本發(fā)明從根本上克服了直接跟蹤法的固有缺點，所以它不存在延遲鎖定回路法用到兩個相關(guān)器而造成的增益不平衡與相位特性不同的問題，同時也比交替相關(guān)法信噪比要高。
權(quán)利要求
1、一種連續(xù)探測運動物體的距離跟蹤方法，其特征在于僅用一個鎖定環(huán)路以及用一對序列進行一項相關(guān)運算的結(jié)果來作為控制壓控時鐘的誤差函數(shù)，這對相關(guān)序列為回碼A′與碼B，回碼A′為最大線性反饋寄存器序列，又稱m序列，碼B為碼B產(chǎn)生器輸出的復(fù)合偽隨機碼序列，它和本地碼A(和A′碼位移不同的同一個m序列)及其時鐘序列關(guān)系為當(dāng)碼A及其時鐘序列的邏輯電平相同或相反時，碼B分別為零或一。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種連續(xù)探測運動物體的距離跟蹤方法，其特征在于所說的碼B產(chǎn)生器是用本地碼A和壓控時鐘序列的異或邏輯運算來簡單實現(xiàn)，或(通過“查表”的方法)由壓控時鐘控制只讀存貯器輸出來同時獲取碼B與碼A。
3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種連續(xù)探測運動物體的距離跟蹤方法，其特征在于所說的鎖定環(huán)路，包括相關(guān)器(4)、環(huán)路濾波器(5)、碼B產(chǎn)生器(6)。
4、根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種連續(xù)探測運動物體的距離跟蹤方法，其特征在于所說的時鐘序列由壓控時鐘產(chǎn)生器(1)產(chǎn)生，它不但同步碼B產(chǎn)生器工作，而且同步本地碼A產(chǎn)生器(2)工作，壓控時鐘產(chǎn)生器的壓控信號是由環(huán)路濾波器(5)輸出供給。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種連續(xù)探測運動物體的距離跟蹤方法。它是僅用一個鎖定環(huán)路以及用一對序列進行一項相關(guān)運算的結(jié)果來作為控制壓控時鐘的誤差函數(shù)，這對相關(guān)序列為回碼A′與碼B，碼B和本地碼A及其時鐘序列關(guān)系為當(dāng)碼A及其時鐘序列的邏輯電平相同或相反時，碼B分別為零或一，本發(fā)明的距離跟蹤方法簡單，不存在延時鎖定回路法的增益不平衡與相位特性不同的問題，同時也比交替相關(guān)法信噪比更高。
文檔編號G06F3/14GK1038361SQ8910144
公開日1989年12月27日 申請日期1989年3月16日 優(yōu)先權(quán)日1988年3月17日
發(fā)明者陳恩平, 呂維雪 申請人:浙江大學(xué)