復(fù)合背景下時(shí)域信號(hào)的處理方法及復(fù)合信號(hào)處理系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種復(fù)合背景下時(shí)域信號(hào)的處理方法，包含：在相同地海面背景下檢測目標(biāo)的復(fù)合回波信號(hào)，獲取第一復(fù)合回波信號(hào)，并在微調(diào)測試系統(tǒng)與地海面的相對(duì)高度后獲取的第二復(fù)合回波信號(hào)；根據(jù)第一復(fù)合回波信號(hào)和第二復(fù)合回波信號(hào)，得出測試系統(tǒng)與地海面的相對(duì)高度微調(diào)造成的信號(hào)差值和信號(hào)變化率，從而得出多路徑回波信號(hào)；第一復(fù)合回波信號(hào)減去多路徑回波信號(hào)得到復(fù)合環(huán)境下目標(biāo)的直接回波信號(hào)。本發(fā)明利用脈沖信號(hào)在空間傳播時(shí)目標(biāo)高度與地海面的相對(duì)高度的微調(diào)變化構(gòu)造出多路徑信號(hào)的變化率，求出響應(yīng)的多路徑信息，利用復(fù)合回波信號(hào)取出多路徑信號(hào)得到復(fù)雜地海面背景下目標(biāo)的直接回波信號(hào)，信號(hào)精度高，利于后續(xù)信號(hào)的使用。
【專利說明】復(fù)合背景下時(shí)域信號(hào)的處理方法及復(fù)合信號(hào)處理系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種目標(biāo)電磁波回波信號(hào)數(shù)據(jù)處理技術(shù)，具體涉及一種針對(duì)超低空目 標(biāo)與地海面復(fù)合散射背景下的基于多路徑信號(hào)消除域信號(hào)的處理方法及復(fù)合信號(hào)處理系 統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 雷達(dá)接收的電磁波回波信號(hào)中包含的目標(biāo)信號(hào)往往被淹沒在噪聲之中。比如在低 空、超低空環(huán)境這類復(fù)雜的背景環(huán)境中，目標(biāo)回波信息在總的回波信號(hào)中占據(jù)的成分很少， 有時(shí)甚至不足10%。有效地提取有用的目標(biāo)信號(hào)對(duì)提取目標(biāo)的方位、速度等信息有重要的意 義。如何在強(qiáng)雜波信號(hào)中提取目標(biāo)信號(hào)一直是學(xué)術(shù)界的難點(diǎn)。如果將原始測試信號(hào)直接應(yīng) 用到全尺寸成像方法、信號(hào)數(shù)據(jù)分析等都會(huì)產(chǎn)生較大的誤差。現(xiàn)有的一些方法如數(shù)值仿真 法、模型提取法等，它們通過數(shù)值模型對(duì)目標(biāo)回波數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和提取，但是數(shù)值模型本身 往往存在一定的誤差，特別是數(shù)值仿真對(duì)真實(shí)環(huán)境的模擬能力有限，這將極大的降低仿真 數(shù)據(jù)的現(xiàn)實(shí)可用性。特別是對(duì)目標(biāo)與環(huán)境的耦合信號(hào)的仿真存在一定的困難。即便是數(shù)值 仿真方法也難以從目標(biāo)與環(huán)境的復(fù)合回波信號(hào)中提取目標(biāo)的直接回波信號(hào)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明提供一種復(fù)合背景下時(shí)域信號(hào)的處理方法及復(fù)合信號(hào)處理系統(tǒng)，基于多路 徑信號(hào)消除，建立了目標(biāo)與地海面耦合的時(shí)域散射回波模型，在時(shí)域空間中有效的將目標(biāo) 直接回波信號(hào)提取出來。
[0004] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種復(fù)合背景下時(shí)域信號(hào)的處理方法，其特點(diǎn)是，該 方法包含： 在相同地海面背景下檢測目標(biāo)的復(fù)合回波信號(hào)，獲取第一復(fù)合回波信號(hào)，并在微調(diào)測 試系統(tǒng)與地海面的相對(duì)高度后獲取的第二復(fù)合回波信號(hào)； 根據(jù)第一復(fù)合回波信號(hào)和第二復(fù)合回波信號(hào)，得出測試系統(tǒng)與地海面的相對(duì)高度微調(diào) 造成的信號(hào)差值和信號(hào)變化率，從而得出多路徑回波信號(hào)； 第一復(fù)合回波信號(hào)減去多路徑回波信號(hào)得到復(fù)合環(huán)境下目標(biāo)的直接回波信號(hào)。
[0005] 上述復(fù)合回波信號(hào)表不為式（1):

【權(quán)利要求】
1. 一種復(fù)合背景下時(shí)域信號(hào)的處理方法，其特征在于，該方法包含： 在相同地海面背景下檢測目標(biāo)的復(fù)合回波信號(hào)，獲取第一復(fù)合回波信號(hào)，并在微調(diào)測 試系統(tǒng)與地海面的相對(duì)高度后獲取的第二復(fù)合回波信號(hào)； 根據(jù)第一復(fù)合回波信號(hào)和第二復(fù)合回波信號(hào)，得出測試系統(tǒng)與地海面的相對(duì)高度微調(diào) 造成的信號(hào)差值和信號(hào)變化率，從而得出多路徑回波信號(hào)； 第一復(fù)合回波信號(hào)減去多路徑回波信號(hào)得到復(fù)合環(huán)境下目標(biāo)的直接回波信號(hào)。
2. 如權(quán)利要求1所述的復(fù)合背景下時(shí)域信號(hào)的處理方法，其特征在于，所述復(fù)合回波 信號(hào)表不為式（1):
(1) 上式中,1為接受天線接受信號(hào)的時(shí)刻為電磁波傳播速度；
為目標(biāo)直接回波 信號(hào)
指路徑依次經(jīng)過天線、目標(biāo)、地海面、天線，以及路徑依次經(jīng)過天線、地海面、目 標(biāo)、天線的散射回波信號(hào)
p為路徑依次經(jīng)過天線、地海面、目標(biāo)、地海面、天線路徑的 散射回波信號(hào)：
是天線的高度，
為目標(biāo)高度
為天線至目標(biāo)的水平距離；
是天線 到目標(biāo)的直接路徑長度，
是信號(hào)經(jīng)地面反射到目標(biāo)的多路徑長度。
3. 如權(quán)利要求1所述的復(fù)合背景下時(shí)域信號(hào)的處理方法，其特征在于，所述測試系統(tǒng) 與地海面之間微調(diào)的高度差^需滿足：
(4) 其中，
為電磁波傳播速度：為天線發(fā)射的時(shí)域窄脈沖持續(xù)寬度；
為天線與目標(biāo)高
度一致時(shí)，系統(tǒng)相對(duì)于地海面的高度，
為天線至目標(biāo)的水平距離；根據(jù)測試系統(tǒng)與地海 面之間微調(diào)的高度差
可得，由于相對(duì)高度變化引起的一次多路徑改變的時(shí)間延遲Λ t 為：
(5)。
4. 如權(quán)利要求1所述的復(fù)合背景下時(shí)域信號(hào)的處理方法，其特征在于，所述測試系統(tǒng) 與地海面的相對(duì)高度微調(diào)造成的信號(hào)變化率的求取方法包含： 對(duì)第一回波信號(hào)的電壓值 ' 和第二復(fù)合回波信號(hào)的電壓值V2進(jìn)行幅度修正； 根據(jù)幅度修正后的第一復(fù)合回波信號(hào)的電壓值 ' 和第二復(fù)合回波信號(hào)的電壓值V2，求 取多路徑回波信號(hào)變化率Vg (1); 對(duì)多路徑回波信號(hào)變化率Vg(1)進(jìn)行積分，反演得到目標(biāo)在測量高度下的多路徑回波信 _P
5. 如權(quán)利要求4所述的復(fù)合背景下時(shí)域信號(hào)的處理方法，其特征在于，所述第一復(fù)合 回波信號(hào)的電壓值'和第二復(fù)合回波信號(hào)的電壓值％進(jìn)行幅度修正具體為：采用第一復(fù)合 回波信號(hào)的電壓值 ' 和第二復(fù)合回波信號(hào)的電壓值V2的第一個(gè)波峰幅度修正所有測量信 號(hào)的幅度值，根據(jù)兩次測量得到的信號(hào)的第一個(gè)波峰的幅值的比例系數(shù)改變第二次測量得 到的信號(hào)的電壓值V 2的后續(xù)波形的大小，保證兩次測量中目標(biāo)的直接回波信號(hào)的相同。
6. 如權(quán)利要求4所述的復(fù)合背景下時(shí)域信號(hào)的處理方法，其特征在于，所述求取多路 徑回波信號(hào)變化率Vg (1)包含： 對(duì)第一復(fù)合回波信號(hào)的電壓值'和第二復(fù)合回波信號(hào)的電壓值％作差，得到測試系統(tǒng) 與地海面的相對(duì)高度變化帶來的信號(hào)差； 得到多路徑回波信號(hào)的變化量：Λ Vg= V2- % ; 得到多路徑回波信號(hào)的變化率為如式（6): Vg(1)= (V2- N,)/ At (6) 其中，At為式（5)所得的微調(diào)高度引起的電磁波的時(shí)間延遲。
7. 如權(quán)利要求4所述的復(fù)合背景下時(shí)域信號(hào)的處理方法，其特征在于，所述多路徑回 波信，
的積分反演如式（7):
上式中，
是示波器測量信號(hào)的時(shí)間序列值
I是第一復(fù)合回波 信號(hào)在時(shí)亥I
!：對(duì)應(yīng)的信號(hào)的電壓值
是第二復(fù)合回波信號(hào)在時(shí)刻
處對(duì)應(yīng)的信號(hào)的電壓值。
8. -種如權(quán)利要求1至7中任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述復(fù)合背景下時(shí)域信號(hào)的處理方法的 復(fù)合信號(hào)處理系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包含： 信號(hào)采集模塊，其采集兩次測試系統(tǒng)與地海面的相對(duì)高度不同的情況下反饋的第一復(fù) 合回波信號(hào)和第二復(fù)合回波信號(hào)； 復(fù)合回波信號(hào)處理模塊，其通信連接信號(hào)采集模塊的輸出端，通過第一復(fù)合回波信號(hào) 和第二復(fù)合回波信號(hào)得出多路徑回波信號(hào)； 直接回波信號(hào)獲取模塊，其通信連接復(fù)合回波信號(hào)處理模塊輸出端，采用第一復(fù)合回 波信號(hào)減去多路徑回波信號(hào)，得出檢測目標(biāo)的直接回波信號(hào)。
【文檔編號(hào)】G01S7/292GK104297733SQ201410415748
【公開日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2014年8月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月21日
【發(fā)明者】郭良帥, 梁子長, 張慧媛 申請(qǐng)人:上海無線電設(shè)備研究所