一種利用時(shí)間分集和頻率分集提高目標(biāo)分辨力的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及場(chǎng)面監(jiān)視雷達(dá)信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種利用時(shí)間分集和頻率分集提高目標(biāo)分辨力的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著航空運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展，航空公司的規(guī)模日益壯大，機(jī)場(chǎng)的年吞吐量逐年遞增，飛行業(yè)務(wù)量的增加使地服車輛也相應(yīng)增加。在機(jī)場(chǎng)地面運(yùn)行中，不可避免地存在著飛機(jī)與飛機(jī)、飛機(jī)與車輛之間的沖突，由此可能出現(xiàn)地面交通的擁擠、混亂，直接導(dǎo)致機(jī)場(chǎng)運(yùn)行效率和安全保障水平的下降。此外，由于下雨、下雪或者霧霾等惡劣天氣所造成的低能見(jiàn)度，以及建筑物的遮擋、復(fù)雜的地形、管制員的視角等因素，都將使地面管理變得更加復(fù)雜，增加了飛行器與機(jī)動(dòng)車場(chǎng)面沖突的危險(xiǎn)。如何在復(fù)雜的機(jī)場(chǎng)環(huán)境和惡劣的氣象條件下管理好日益增多的飛機(jī)和車輛，成為機(jī)場(chǎng)地面指揮管理中急需解決的問(wèn)題。
[0003]場(chǎng)面監(jiān)視雷達(dá)是監(jiān)視機(jī)場(chǎng)中飛行區(qū)域的飛機(jī)及車輛等地面移動(dòng)目標(biāo)或固定障礙物的雷達(dá)，幫助塔臺(tái)和站坪的管制員借助場(chǎng)面監(jiān)視雷達(dá)顯示器清楚地了解地面飛機(jī)和車輛的位置，為機(jī)場(chǎng)復(fù)雜變化的態(tài)勢(shì)提供全天時(shí)、全天候的狀態(tài)感知。由于場(chǎng)面監(jiān)視雷達(dá)的原理等同于一次雷達(dá)，因此，不可避免地存在由于機(jī)場(chǎng)地形的復(fù)雜所導(dǎo)致的回波多次反射和間接反射的問(wèn)題，在真回波的基礎(chǔ)上會(huì)疊加由于多次反射和間接反射所引起的假回波；此外，不同的氣象條件，特別是暴雨等惡劣的氣象條件，導(dǎo)致雜波復(fù)雜變換，引入了更多的干擾，使得回波中夾雜著各種不同原因造成的虛假目標(biāo)和大量雜波信號(hào)，真正的目標(biāo)信號(hào)會(huì)有較大的起伏和閃爍。
[0004]傳統(tǒng)的場(chǎng)面監(jiān)視雷達(dá)采用一個(gè)固定的頻點(diǎn)進(jìn)行掃描，使目標(biāo)任意時(shí)刻只能被一個(gè)固定頻點(diǎn)照射，照射時(shí)間不足，回波中的雜波和假回波成分復(fù)雜，不易區(qū)分；傳統(tǒng)的場(chǎng)面監(jiān)視雷達(dá)在任何時(shí)刻，對(duì)于任意一個(gè)目標(biāo)，只有一次掃描的機(jī)會(huì)，當(dāng)天線轉(zhuǎn)動(dòng)，波束掃描過(guò)后，目標(biāo)需要等到下一個(gè)天線的掃描周期才可以被照射，直接導(dǎo)致目標(biāo)的照射次數(shù)比較少，弓丨入假回波和雜波概率比較大，且不能對(duì)目標(biāo)形成積累照射效應(yīng)；由于傳統(tǒng)的場(chǎng)面監(jiān)視雷達(dá)單次照射導(dǎo)致的假回波不易被濾除，特別是暴雨等惡劣氣象條件下，雜波引入的噪聲比較大，也不易被濾除，導(dǎo)致目標(biāo)的起伏特性較大，存在閃爍現(xiàn)象，給目標(biāo)的正確提取帶來(lái)較大的困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是:針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，提供一種利用時(shí)間分集和頻率分集提高目標(biāo)分辨力的方法，降低目標(biāo)的起伏特性，提高場(chǎng)面監(jiān)視雷達(dá)對(duì)目標(biāo)的分辨力。
[0006]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題采用以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):一種利用時(shí)間分集和頻率分集提高目標(biāo)分辨力的方法，包括如下步驟:
[0007]步驟1，設(shè)定雷達(dá)發(fā)射脈沖信號(hào)為不同頻率Fl、F2的長(zhǎng)脈沖與短脈沖的組合，其中，長(zhǎng)脈沖時(shí)寬為IV，短脈沖時(shí)寬為ts;
[0008]步驟2，通過(guò)天線將雷達(dá)發(fā)射脈沖信號(hào)以不同頻率F1、F2發(fā)射，使之照射到不同的目標(biāo)上，實(shí)現(xiàn)頻率分集，所述兩個(gè)頻率之間的波束寬度保持一定的方位角差Θ ;
[0009]步驟3，接收不同目標(biāo)反射的不同頻率Fl、F2的回波，進(jìn)行初步處理和存儲(chǔ)；其中，對(duì)F1的回波信號(hào)進(jìn)行長(zhǎng)脈沖處理和短脈沖處理后，將長(zhǎng)脈沖與短脈沖合成后再存儲(chǔ)在RAM1中，對(duì)F2的回波信號(hào)進(jìn)行長(zhǎng)脈沖處理和短脈沖處理后，將長(zhǎng)脈沖與短脈沖合成后再存儲(chǔ)在RAM2中；
[0010]步驟4，通過(guò)天線轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行波束掃描，雷達(dá)發(fā)射脈沖信號(hào)以F1和F2兩個(gè)不同頻率對(duì)同一目標(biāo)進(jìn)行不同頻率的分時(shí)照射，即上一次F2頻率的波束照射到的目標(biāo)，本次以F1頻率的波束照射，實(shí)現(xiàn)時(shí)間分集；
[0011 ] 步驟5，接收再次照射不同目標(biāo)反射的F1和F2兩個(gè)不同頻率的回波進(jìn)行初步處理和存儲(chǔ)；其中，對(duì)F1的回波信號(hào)進(jìn)行長(zhǎng)脈沖處理和短脈沖處理后，將長(zhǎng)脈沖與短脈沖合成后再存儲(chǔ)在RAM3中，對(duì)F2的回波信號(hào)進(jìn)行長(zhǎng)脈沖處理和短脈沖處理后，將長(zhǎng)脈沖與短脈沖合成后再存儲(chǔ)在RAM4中；
[0012]步驟6，根據(jù)兩次不同時(shí)間、不同頻率照射到同一目標(biāo)的處理過(guò)的回波信號(hào)進(jìn)行提取和延遲對(duì)齊，得到對(duì)同一目標(biāo)的有效信號(hào)個(gè)數(shù)；
[0013]步驟7，根據(jù)提取的同一目標(biāo)延遲對(duì)齊的信號(hào)，進(jìn)行積累檢測(cè)，設(shè)定一個(gè)固定值M，如果步驟6中的有效信號(hào)個(gè)數(shù)大于或者等于固定值M，則判定該目標(biāo)為真實(shí)目標(biāo)；如果步驟6中的有效信號(hào)個(gè)數(shù)小于固定值M，則判定該目標(biāo)為雜波或者虛假目標(biāo)，丟棄，根據(jù)積累檢測(cè)的結(jié)果，對(duì)處理后的所有目標(biāo)進(jìn)行有效目標(biāo)提取，獲得其幅度和時(shí)間的信息。
[0014]優(yōu)選地，所述步驟1中，設(shè)定所述雷達(dá)發(fā)射脈沖信號(hào)的波形組合為:F1的遠(yuǎn)距長(zhǎng)脈沖Tu+F2的遠(yuǎn)距長(zhǎng)脈沖IY2+F1的近距短脈沖Tsl+F2的近距短脈沖Ts2。
[0015]優(yōu)選地，所述步驟1中，設(shè)定所述雷達(dá)發(fā)射脈沖信號(hào)的波形組合為:F1的遠(yuǎn)距長(zhǎng)脈沖TU+F1的近距短脈沖Tsl+F2的遠(yuǎn)距長(zhǎng)脈沖IY2+F2的近距短脈沖Ts2。
[0016]優(yōu)選地，所述步驟2中，通過(guò)天線將雷達(dá)發(fā)射脈沖信號(hào)以F1和F2兩個(gè)不同的頻率進(jìn)行發(fā)射，設(shè)定發(fā)射脈沖波形為Fl、F2兩種頻率同時(shí)發(fā)射或交替順序發(fā)射。
[0017]優(yōu)選地，所述步驟2中，所述的方位角差Θ大于0度但小于或者等于0.5度。
[0018]優(yōu)選地，所述步驟3中，具體包括:
[0019]步驟31:對(duì)不同頻率F1和F2的不同回波信號(hào)分別進(jìn)行射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為中頻信號(hào)的處理，將射頻轉(zhuǎn)換成頻率為&和F。2的中頻信號(hào)，執(zhí)行步驟32 ;
[0020]步驟32:對(duì)兩路中頻信號(hào)分別進(jìn)行中頻接收處理，通過(guò)A/D采樣，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行數(shù)字下變頻的變換，將一路中頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為IQ兩路基帶信號(hào)，同時(shí)帶來(lái)頻譜的搬迀，通過(guò)抽取濾波濾掉中頻部分，只保留基帶信號(hào)；采用FS1的頻率對(duì)^的中頻信號(hào)采樣，通過(guò)數(shù)字下變頻和濾波后只保留(FS1-FM)部分的頻譜；采用FS2的頻率對(duì)匕2的中頻信號(hào)采樣，通過(guò)數(shù)字下變頻和濾波后只保留(Fm-FJ部分的頻譜；將兩路基帶信號(hào)按照脈沖寬度分為長(zhǎng)脈沖LFM1、LFM2和短脈沖Sl、S2分別進(jìn)行處理，對(duì)長(zhǎng)脈沖LFM1、LFM2執(zhí)行步驟33，對(duì)短脈沖Sl、S2執(zhí)行步驟34 ；
[0021]步驟33:對(duì)兩路長(zhǎng)脈沖LFM1、LFM2分別進(jìn)行脈沖壓縮和窗函數(shù)濾波的處理，將脈沖壓縮信號(hào)轉(zhuǎn)換為脈沖信號(hào)Ll、L2，執(zhí)行步驟35 ;
[0022]步驟34:對(duì)兩路短脈沖Sl、S2不做特殊處理，進(jìn)行延遲，等待長(zhǎng)脈沖處理后的信號(hào)，進(jìn)行時(shí)間對(duì)齊，執(zhí)行步驟35 ;
[0023]步驟35:將處理后的兩路長(zhǎng)脈沖Ll、L2和短脈沖Sl、S2分別進(jìn)行合成，按照短脈沖對(duì)應(yīng)近距離的目標(biāo)，長(zhǎng)脈沖對(duì)應(yīng)遠(yuǎn)距離的目標(biāo)，在時(shí)間上，短脈沖在前，長(zhǎng)脈沖在后，執(zhí)行步驟36 ；
[0024]步驟36:根據(jù)步驟35的合成處理結(jié)果，對(duì)F1和F2兩個(gè)不同頻率的一個(gè)波束寬度內(nèi)照射到的目標(biāo)提取的回波信號(hào)按照幅度和時(shí)間信息進(jìn)行存儲(chǔ)，分別存儲(chǔ)在RAM1和RAM2中。
[0025]優(yōu)選地，所述步驟5中，具體包括:
[0026]步驟51:對(duì)不同頻率F1和F2的不同回波信號(hào)分別進(jìn)行射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為中頻信號(hào)的處理，將射頻轉(zhuǎn)換成頻率為&和F。2的中頻信號(hào)，執(zhí)行步驟52 ;
[0027]步驟52:對(duì)兩路中頻信號(hào)分別進(jìn)行中頻接收處理，通過(guò)A/D采樣，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，對(duì)數(shù)字