專利名稱：遠距脈沖壓縮與近距脈沖包絡(luò)檢波延時測量結(jié)合測距方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明所涉及的是一種微波雷達高精度測距方法，尤其涉及一種遠距脈沖壓縮與近距脈沖包絡(luò)檢波延時測量結(jié)合測距方法，可以用于地基雷達、車載雷達、艦載雷達、星載雷達等各種需要測距的微波雷達信號處理中。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代電子戰(zhàn)、信息戰(zhàn)的發(fā)展，對微波雷達的作用距離、分辨力和測量精度等性能指標均提出了越來越高的要求。為了提高雷達系統(tǒng)的發(fā)現(xiàn)能力，增加作用距離，在系統(tǒng)的設(shè)備峰值功率受限制的情況下，只能通過加大發(fā)射脈沖的時寬來實現(xiàn)。而雷達的距離分辨力取決于信號的帶寬，為了提高雷達系統(tǒng)的距離分辨力，又要求發(fā)射脈沖盡量窄。因此雷達作用距離和距離分辨力是一對矛盾，可以通過脈沖壓縮法來解決。雷達在發(fā)射時產(chǎn)生較寬
的線性調(diào)頻脈沖，回波信號接收后經(jīng)過匹配壓縮處理得到窄脈沖以實現(xiàn)系統(tǒng)的距離分辨率和測量精度。脈沖壓縮法在具備窄脈沖距離分辨率的同時，允許雷達更有效的利用平均功率，避免使用高峰值功率。作為現(xiàn)代雷達的一項重要技術(shù)，脈沖壓縮有效地解決了距離分辨力和發(fā)射平均功率之間的矛盾，在現(xiàn)代雷達中得到廣泛應(yīng)用。目前國內(nèi)外對脈沖壓縮的研究比較廣泛和深入，硬件實現(xiàn)也已經(jīng)較為成熟，脈沖壓縮技術(shù)已廣泛應(yīng)用于微波雷達測距中。在某些需要高精度測距的微波雷達系統(tǒng)中尤其是近距離測量時，采用脈沖壓縮方法測距要達到很高的測量精度需要發(fā)射的線性調(diào)頻信號具有極寬的帶寬，即極窄的脈寬，而在實際硬件系統(tǒng)中，這種信號產(chǎn)生的難度較大，難以混頻到較高的射頻頻率上發(fā)射出去。而且對于帶寬較寬的信號，接收時也需要用較高的采樣率進行A/D采樣，加大了硬件復(fù)雜度。此外，在采樣距離門較寬時，脈沖壓縮測距法的運算量較大，對系統(tǒng)的實時性有一定影響。因此采用傳統(tǒng)的脈沖壓縮方法難以達到很高的測距精度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供的一種遠距脈沖壓縮與近距脈沖包絡(luò)檢波延時測量結(jié)合測距方法，在遠距離測距時，采用傳統(tǒng)的脈沖壓縮法測距，選擇的信號帶寬可以滿足遠距測距精度的要求，近距測量時，在接收機中將接收回波信號下變頻到中頻后采用包絡(luò)檢波提取出線性調(diào)頻信號包絡(luò)，然后對檢波包絡(luò)前沿采用恒比時點鑒別法找到延時點，產(chǎn)生一個延時脈沖，t匕較延時脈沖與發(fā)射檢波脈沖信號之間的差分延時，即可得到高精度的目標距離信息，有效提聞測距精度。為了達到上述目的，本發(fā)明提供一種遠距脈沖壓縮與近距脈沖包絡(luò)檢波延時測量結(jié)合測距方法，該方法包含以下步驟
步驟I、發(fā)射信號；
步驟2、接收信號；
步驟3、利用脈沖壓縮法測量目標距離；步驟4、判斷目標距離為遠距或近距，若為遠距時，則以步驟3得到的結(jié)果作為最終測量結(jié)果，若為近距時，則執(zhí)行步驟5 ;
步驟5、進行近距脈沖包絡(luò)檢波延時測量。所述的步驟4中，當目標相對微波雷達由遠及近時，回波信噪比大于45dB時為近距，回波信噪比小于45dB時為遠距；當目標相對微波雷達由近及遠時，回波信噪比大于40dB時為近距，回波信噪比小于40dB時為遠距。所述的步驟5還包含以下步驟
步驟5. I、采用檢波二極管對接收機中頻回波信號和微波源發(fā)射信號采用包絡(luò)檢波分別提取出發(fā)射線性調(diào)頻信號和接收線性調(diào)頻信號的包絡(luò)；
步驟5. 2、將步驟5. I中獲得的兩個信號包絡(luò)送入恒比時點鑒別器采用恒比時點鑒別 法分別提取出延時點，產(chǎn)生兩個脈沖；
步驟5. 3、將步驟5. 2中獲得的兩個脈沖送入高精度脈沖-時間轉(zhuǎn)換電路測量兩個脈沖信號之間的時延，從而得到近距時目標的精確相對距離。本發(fā)明的有益效果是
1、本發(fā)明在不要求信號帶寬的前提下，通過脈沖包絡(luò)檢波延時測量可以得到優(yōu)于脈沖壓縮法的測距精度；
2、本發(fā)明中的近距脈沖包絡(luò)檢波延時測量方法不需要復(fù)雜的算法，實現(xiàn)簡單，實時性
聞;
3、本發(fā)明兼顧了遠距和近距兩種情況下的測距精度，可靠性高；
4、本發(fā)明中的近距脈沖包絡(luò)檢波延時測量方法可以推廣到其他使用無載頻單脈沖的微波雷達系統(tǒng)中。


圖I為本發(fā)明提供的遠距脈沖壓縮與近距脈沖包絡(luò)檢波延時測量結(jié)合測距方法的原理框 圖2為線性調(diào)頻信號包絡(luò)檢波示意 圖3為恒比時點鑒別法示意 圖4為脈沖-時間轉(zhuǎn)換示意圖。
具體實施例方式以下根據(jù)圖I 圖4，具體說明本發(fā)明的較佳實施例。如圖I所示，本發(fā)明提供一種遠距脈沖壓縮與近距脈沖包絡(luò)檢波延時測量結(jié)合測距方法，包含以下步驟
步驟I、發(fā)射信號；
發(fā)射時，微波源I產(chǎn)生中頻線性調(diào)頻信號，與本振信號混頻至射頻，經(jīng)過調(diào)制與功放后產(chǎn)生所需脈寬和功率，最后經(jīng)環(huán)形器4由天線5輻射出去；
步驟2、接收信號；
接收時，微波雷達接收的回波信號由環(huán)形器5進入接收通道，經(jīng)開關(guān)選通和放大后與本振信號混頻降至中頻，經(jīng)過距離門8選通脈沖選通回波信號，通過中頻信道進入數(shù)字信號處理機9 ；
步驟3、利用脈沖壓縮法測量目標距離；
數(shù)字信號處理機對接收到的中頻信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換、正交變換、抽取濾波和脈沖壓縮處理后，輸出的脈壓經(jīng)過測距機得到目標距離；
步驟4、判斷目標距離為遠距或近距，若為遠距時，則以步驟3得到的結(jié)果作為最終測量結(jié)果，若為近距時，則執(zhí)行步驟5 ；
當目標相對微波雷達由遠及近時，回波信噪比大于45dB時為近距，回波信噪比小于45dB時為遠距；當目標相對微波雷達由近及遠時，回波信噪比大于40dB時為近距，回波信噪比小于40dB時為遠距；
步驟5、進行近距脈沖包絡(luò)檢波延時測量；
步驟5. I、如圖2所示，采用檢波二極管10對接收機中頻回波信號和微波源發(fā)射信號采用包絡(luò)檢波分別提取出發(fā)射線性調(diào)頻信號和接收線性調(diào)頻信號的包絡(luò)；
步驟5. 2、將步驟5. I中獲得的兩個信號包絡(luò)送入恒比時點鑒別器11采用恒比時點鑒別法分別提取出延時點，產(chǎn)生兩個脈沖；
步驟5. 3、將步驟5. 2中獲得的兩個脈沖送入高精度脈沖-時間轉(zhuǎn)換電路12測量兩個脈沖信號之間的時延，從而得到近距時目標的精確相對距離。圖3為恒比時點鑒別法的示意圖，該方法不采用固定的臨界電壓作為計時點，而是尋找恒定的信號強度比例k作為觸發(fā)點。通常采用延時線路實現(xiàn)恒比時點鑒別，將輸入信號分為兩路，一路經(jīng)過幅值衰減變小，另一路不衰減幅值，而經(jīng)過固定時間延時，最終將這兩路信號送入電壓比較器的正負比較端，電壓比較器狀態(tài)的改變發(fā)生于兩輸入信號相對大小改變的時刻，電壓比較器狀態(tài)改變的時刻即為信號前沿的到達時刻。電壓比較器狀態(tài)改變的時刻不會受原始輸入信號振幅的改變而改變，始終保持在達到原始輸入信號某一固定高度時發(fā)生。從圖3中的實例可以看出，雖然V1U) V2 (t)幅度不同，但是觸發(fā)點電壓值(h12和h22)與電壓峰值(Ii11和h21)比值相等，即k= h12/hn= h22/h21,因而測得的信號前沿的計時點相同，因此該方法可有效消除漂移誤差。找到計時點后，分別產(chǎn)生兩個脈沖，即發(fā)射檢波信號脈沖和接收回波信號脈沖，如圖4所示，送入高精度脈沖-時間轉(zhuǎn)換電路測量兩脈沖前沿之間的時延，進而得到目標的相對距離，高精度時間轉(zhuǎn)換電路的時間分辨率越小，則微波雷達的測距精度越高，現(xiàn)有條件下分辨率可達到O. 00975m。盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實施例作了詳細介紹，但應(yīng)當認識到上述的描述不應(yīng)被認為是對本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后，對于本發(fā)明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來限定。
權(quán)利要求
1.一種遠距脈沖壓縮與近距脈沖包絡(luò)檢波延時測量結(jié)合測距方法，其特征在于，該方法包含以下步驟 步驟I、發(fā)射信號； 步驟2、接收信號； 步驟3、利用脈沖壓縮法測量目標距離； 步驟4、判斷目標距離為遠距或近距，若為遠距時，則以步驟3得到的結(jié)果作為最終測量結(jié)果，若為近距時，則執(zhí)行步驟5 ; 步驟5、進行近距脈沖包絡(luò)檢波延時測量。
2.如權(quán)利要求I所述的遠距脈沖壓縮與近距脈沖包絡(luò)檢波延時測量結(jié)合測距方法，其特征在于，所述的步驟4中， 當目標相對微波雷達由遠及近時，回波信噪比大于45dB時為近距，回波信噪比小于45dB時為遠距；當目標相對微波雷達由近及遠時，回波信噪比大于40dB時為近距，回波信噪比小于40dB時為遠距。
3.如權(quán)利要求I所述的遠距脈沖壓縮與近距脈沖包絡(luò)檢波延時測量結(jié)合測距方法，其特征在于，所述的步驟5還包含以下步驟 步驟5. I、采用檢波二極管對接收機中頻回波信號和微波源發(fā)射信號采用包絡(luò)檢波分別提取出發(fā)射線性調(diào)頻信號和接收線性調(diào)頻信號的包絡(luò)； 步驟5. 2、將步驟5. I中獲得的兩個信號包絡(luò)送入恒比時點鑒別器采用恒比時點鑒別法分別提取出延時點，產(chǎn)生兩個脈沖； 步驟5. 3、將步驟5. 2中獲得的兩個脈沖送入高精度脈沖-時間轉(zhuǎn)換電路測量兩個脈沖信號之間的時延，從而得到近距時目標的精確相對距離。
全文摘要
一種遠距脈沖壓縮與近距脈沖包絡(luò)檢波延時測量結(jié)合測距方法，在遠距離測距時，采用傳統(tǒng)的脈沖壓縮法測距，選擇的信號帶寬可以滿足遠距測距精度的要求，近距測量時，在接收機中將接收回波信號下變頻到中頻后采用包絡(luò)檢波提取出線性調(diào)頻信號包絡(luò)，然后對檢波包絡(luò)前沿采用恒比時點鑒別法找到延時點，產(chǎn)生一個延時脈沖，比較延時脈沖與發(fā)射檢波脈沖信號之間的差分延時，即可得到高精度的目標距離信息，有效提高測距精度。
文檔編號G01S13/08GK102778677SQ20121017065
公開日2012年11月14日 申請日期2012年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月29日
發(fā)明者吉峰, 鄒波, 黃瓊 申請人:上海無線電設(shè)備研究所