Mit濾波器的參差比優(yōu)化搜索方法及濾波器設(shè)計(jì)方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種MIT濾波器的參差比優(yōu)化搜索方法及濾波器設(shè)計(jì)方法，該參差比優(yōu)化搜索方法包括：S0：采用枚舉法確定最小和最大的脈沖周期的搜索區(qū)間；S1：采用俄式擺動(dòng)法確定周期間的變化量△T；S2：選擇若干組參差碼；S3：得到對(duì)應(yīng)的頻幅曲線；S4：選擇其中通帶內(nèi)凹口小于第一零點(diǎn)的參差碼；S5：選擇若干組最優(yōu)參差碼：S6：對(duì)其中的周期進(jìn)行微調(diào)；S7：得到對(duì)應(yīng)的頻幅曲線；S8：選擇其中通帶內(nèi)凹口小于第一零點(diǎn)的參差碼；S9：選擇最終的最優(yōu)參差碼。
【專利說明】
MIT濾波器的參差比優(yōu)化搜索方法及濾波器設(shè)計(jì)方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及雷達(dá)信號(hào)處理領(lǐng)域，尤其涉及一種MIT濾波器的參差比優(yōu)化搜索方法 及濾波器設(shè)計(jì)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 動(dòng)目標(biāo)顯示(MTI)技術(shù)是目前抑制雜波技術(shù)中最常用和易于實(shí)現(xiàn)的方法，可以抑 制來自建筑物、山、樹、海和雨之類的固定的或慢動(dòng)的無用目標(biāo)信號(hào)，并且保留對(duì)如飛機(jī)之 類的運(yùn)動(dòng)目標(biāo)信號(hào)的檢測或顯示。
[0003] 一般MTI濾波器的頻率特性都是以一個(gè)脈沖周期響應(yīng)為準(zhǔn)，在頻率上周期重復(fù)出 現(xiàn)，從而產(chǎn)生盲速效應(yīng)。為了避免發(fā)生盲速效應(yīng)，采用"參差采樣序列"的理論，即通過有規(guī) 律地改變雷達(dá)發(fā)射脈沖周期使出現(xiàn)盲速的頻率大于目標(biāo)最大可能多普勒頻率。
[0004] 采用PRF(改變脈沖間的脈沖重復(fù)周期)參差技術(shù)，可將盲速擴(kuò)展，覆蓋目標(biāo)的最大 可能速度響應(yīng)。MTI濾波器不僅要求第一等效盲速值要盡可能覆蓋目標(biāo)出現(xiàn)的速度范圍，而 且要求在該速度范圍內(nèi)頻率響應(yīng)曲線比較平坦，通過優(yōu)化參差比可以達(dá)到該目的。最優(yōu)參 差比的選擇取決于必須無盲速的速度范圍和頻率響應(yīng)曲線上第一零點(diǎn)可允許的深度。
[0005] PRF參差比的優(yōu)化方法有很多種，如枚舉法、遺傳算法等，但枚舉法搜索效率太低， 遺傳算法同樣存在收斂速度慢，搜索參差比并非最優(yōu)的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是如何彌補(bǔ)現(xiàn)有參差比優(yōu)化方法的缺點(diǎn)。
[0007] 為了解決這一技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種MIT濾波器的參差比優(yōu)化搜索方法，包 括如下步驟：
[0008] S0:依據(jù)預(yù)設(shè)的最大參差比以及最短周期，采用枚舉法確定最小和最大的脈沖周 期的搜索區(qū)間；
[0009] S1:在步驟S0確定的搜索區(qū)間的情況下，采用俄式擺動(dòng)法確定周期間的變化量A T；
[0010] S2:基于已確定的變化量AT，選擇若干組參差碼；
[0011] S3:針對(duì)各參差碼，得到對(duì)應(yīng)的頻幅曲線；
[0012] S4:選擇其中通帶內(nèi)凹口小于第一零點(diǎn)的參差碼；
[0013] S5:依據(jù)以下準(zhǔn)則在被步驟S4確定的參差碼中選擇若干組最優(yōu)參差碼：
[0014] 1.1)、其中第一零點(diǎn)的深度較淺的；
[0015] 1.2)、其中通帶的平坦度較好的；
[0016] S6:對(duì)其中的周期進(jìn)行微調(diào)；
[0017] S7:針對(duì)步驟S5選擇的若干組最優(yōu)參差碼，得到對(duì)應(yīng)的頻幅曲線；
[0018] S8:選擇其中通帶內(nèi)凹口小于第一零點(diǎn)的參差碼；
[0019] S9:依據(jù)以下準(zhǔn)則在被步驟S8確定的參差碼中選擇最終的最優(yōu)參差碼：
[0020] 2.1)、其中第一零點(diǎn)的深度最淺的；
[0021] 2.2)、其中通帶的平坦度最好的。
[0022] 可選的，一個(gè)波束駐留期間內(nèi)，脈沖數(shù)量為n個(gè)，具有n個(gè)脈沖周期T^Ts、……、Tn， 采用n-1個(gè)參差碼，參差比為K 1:K2:……：Kn,m<K2<……<Kn〇
[0023] 可選的，n取5。
[0024] 可選的，所述MIT濾波器為二階滑窗FIR濾波器結(jié)構(gòu)。
[0025]可選的，在步驟S9時(shí)，依據(jù)準(zhǔn)則2.1)和2.2)選擇最終的最優(yōu)參差碼的時(shí)候，若該參 差碼對(duì)應(yīng)的第一零點(diǎn)的深度最淺的，則選擇其中通帶的平坦度最好的和/或其中通道平坦 度較好的參差碼作為最終的最優(yōu)參差碼。
[0026] 本發(fā)明還提供了一種濾波器設(shè)計(jì)方法，先進(jìn)行雜波抑制處理，然后通過本發(fā)明可 選方案提供的參差比優(yōu)化搜索方法選擇最終的最優(yōu)參差碼。
[0027] 本發(fā)明的有益技術(shù)效果體現(xiàn)在以下方面：
[0028] 1、縮短了搜索最優(yōu)參差比的時(shí)間，提高設(shè)計(jì)效率。
[0029] 2、事先搜索最優(yōu)參差比，不占用雷達(dá)實(shí)時(shí)信號(hào)處理時(shí)間。
[0030] 3、MTI濾波器具有較淺的第一零深和較好通帶平坦度。
【附圖說明】
[0031 ]圖1是本發(fā)明一可選實(shí)施例中MTI濾波器的模型示意圖；
[0032] 圖2是本發(fā)明一可選實(shí)施例中MIT濾波器的參差比優(yōu)化搜索方法的流程示意圖；
[0033] 圖3是本發(fā)明一可選實(shí)施例中綜合幅頻響應(yīng)的示意圖；
[0034]圖4是本發(fā)明一可選實(shí)施例中不同參差比MTI濾波器第一零深的變化規(guī)律的示意 圖；
[0035] 圖5是本發(fā)明一可選實(shí)施例中不同參差比MTI濾波器通帶平坦度變化規(guī)律的示意 圖；
[0036] 圖6是本發(fā)明一可選實(shí)施例中中優(yōu)化參差比后的綜合幅頻響應(yīng)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037] 以下將結(jié)合圖1至圖5對(duì)本發(fā)明提供的MIT濾波器的參差比優(yōu)化搜索方法及濾波器 設(shè)計(jì)方法進(jìn)行詳細(xì)的描述，其為本發(fā)明可選的實(shí)施例，可以認(rèn)為，本領(lǐng)域技術(shù)人員在不改變 本發(fā)明精神和內(nèi)容的范圍內(nèi)，能夠?qū)ζ溥M(jìn)行修改和潤色。
[0038]本發(fā)明提供了一種MIT濾波器的參差比優(yōu)化搜索方法，在本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施例中， 一個(gè)波束駐留期間內(nèi)，脈沖數(shù)量為n個(gè)，具有n個(gè)脈沖周期H……、Tn，采用n-1個(gè)參差碼， 參差比為K 1:K2:……:1(11，且1(1〈1(2〈……<K n。進(jìn)一步優(yōu)選實(shí)施例中，n取5,以下闡述，均可依據(jù) n取5的實(shí)施例進(jìn)行舉例展開。具體來說，雷達(dá)脈沖數(shù)為5個(gè)，發(fā)射脈沖周期分別為T1、T2、T3、 T4、T5,采用 4 脈沖參差，參差比為 K1:K2:K3:K4,設(shè) Kl〈K2〈K3〈K4，r = T4/Tl。
[0039] 首先，先對(duì)枚舉法和俄式擺動(dòng)法進(jìn)行闡述：
[0040] 采用枚舉法確定參差碼的搜索區(qū)間，則有方程組

[0043] Kav為所有可能的參差碼取值；
[0044] Kmin和Kmax分別為最小參差碼和最大參差碼；
[0045] r=Kmax/Kmin為最大參差比；
[0046] 通過解該方程組可得Kav的取值范圍。最短發(fā)射脈沖周期由雷達(dá)所需最短脈沖重復(fù) 周期決定，取Tl = 307us。在r=1.2的情況下，參差碼選擇范圍為307〈燈〈410，該區(qū)間有103 個(gè)數(shù)，1'13233、14可從中任取出4個(gè)組合，參差碼組合數(shù)量較大，搜索次數(shù)上百萬，大大影 響了設(shè)計(jì)效率。
[0047] 參見圖2。采用俄式擺動(dòng)法確定參差碼的選擇范圍。
[0048] 俄羅斯儀表研究所采用的設(shè)定參差脈沖的方法，使重復(fù)周期滿足下列擺動(dòng)規(guī)律， 俗稱俄式擺動(dòng)法。
[0049] Ti Ti+2AT Ti+1/2AT Ti+3AT Ti+l/3AT."Ti
[0050] 通過對(duì)Ti，AT的合理選擇，可以得到一組參差碼，且重頻的總和不超過波位駐留 時(shí)間。這種選擇方法是以往工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，該參差碼一般可以將MTI濾波器的等效第 一盲速擴(kuò)展至三倍音速以上，缺點(diǎn)是無法得到最優(yōu)解。
[0051] 仿真結(jié)果表明，在允許的門限范圍內(nèi)，MTI濾波器基本符合最大參差比越大，第一 零點(diǎn)深度越淺的規(guī)律。
[0052]基于以上來說，本發(fā)明的搜索方法包括如下步驟：
[0053] S0:依據(jù)預(yù)設(shè)的最大參差比以及最短周期，采用枚舉法確定最小和最大的脈沖周 期的搜索區(qū)間；
[0054] S1:在步驟S0確定的搜索區(qū)間的情況下，采用俄式擺動(dòng)法確定周期間的變化量A T；
[0055] S2:基于已確定的變化量AT，選擇若干組參差碼；
[0056] 綜合以上步驟，舉例來說，本發(fā)明可選方案中，最大參差比r為：
[0058]采用枚舉法確定T1和T4的搜索區(qū)間，且有 [0059] T4=Ti+3 AT
[0060]由此可求得A T，T2，T3采用俄羅斯擺動(dòng)法求得，得到幾組符合條件的不同參差碼。 [0061]推廣來說，其中一種可能是，在所述步驟S0中，所確定最小和最大的脈沖周期的搜 索區(qū)間以及步驟S1中確定的周期間的變化量AT還滿足：
[0062] 倒數(shù)第二個(gè)脈沖周期 T(n-1) = T1+(n_2)AT;
[0063] 其中，脈沖數(shù)量為n個(gè)，T表示脈沖周期。
[0064] S3:針對(duì)各參差碼，得到對(duì)應(yīng)的頻幅曲線；
[0065] S4:選擇其中通帶內(nèi)凹口小于第一零點(diǎn)的參差碼；
[0066] 基于此，為了進(jìn)一步減少搜索量，并將等效第一盲速覆蓋目標(biāo)可能出現(xiàn)的最大速 度，若其他各凹口的深度要比第一零點(diǎn)深，則舍去該組參差碼。
[0067] S5:依據(jù)以下準(zhǔn)則在被步驟S4確定的參差碼中選擇若干組最優(yōu)參差碼：
[0068] 1.1)、其中第一零點(diǎn)的深度較淺的；
[0069] 1.2)、其中通帶的平坦度較好的；
[0070] 可見，所述枚舉法與俄式擺動(dòng)法優(yōu)選出一組參差碼的準(zhǔn)則為:MTI綜合幅頻響應(yīng)曲 線的第一零深最淺或者通帶平坦度較好為最優(yōu)參差碼。
[0071] S6:對(duì)其中的周期進(jìn)行微調(diào)；
[0072] S7:針對(duì)步驟S5選擇的若干組最優(yōu)參差碼，得到對(duì)應(yīng)的頻幅曲線；
[0073] S8:選擇其中通帶內(nèi)凹口小于第一零點(diǎn)的參差碼；
[0074] S9:依據(jù)以下準(zhǔn)則在被步驟S8確定的參差碼中選擇最終的最優(yōu)參差碼：
[0075] 2.1)、其中第一零點(diǎn)的深度最淺的；
[0076] 2.2)、其中通帶的平坦度最好的。
[0077]具體來說，所述最優(yōu)參差碼搜索方法為:對(duì)第一組參差碼進(jìn)行微調(diào)，固定最小參差 碼和最大參差碼，在小范圍內(nèi)對(duì)T2和T3進(jìn)行微調(diào)，并采用優(yōu)化準(zhǔn)則進(jìn)行二次搜索，優(yōu)化準(zhǔn)則 為:速度響應(yīng)曲線第一零點(diǎn)的深度最淺，以及通帶內(nèi)最平坦(均方差最?。?br>[0078]采用該搜索方法收斂條件也可自性設(shè)定，當(dāng)滿足其中一種準(zhǔn)則，并且也滿足通帶 平坦度要求，可做為最優(yōu)解;如果對(duì)搜索結(jié)果不滿意，可重新進(jìn)行微調(diào)，當(dāng)兩種優(yōu)化準(zhǔn)則搜 索輸出結(jié)果完全一致，可輸出為最優(yōu)參差比。
[0079]可見，本發(fā)明所述MTI濾波器采用脈沖重復(fù)周期參差設(shè)計(jì)，將MTI濾波器的等效第 一盲速可覆蓋目標(biāo)可能出現(xiàn)的速度范圍；所述MTI濾波器采用滑動(dòng)橫向FIR結(jié)構(gòu)，實(shí)時(shí)性強(qiáng)， 易工程實(shí)現(xiàn)；
[0080] 所述MTI濾波器采用了一種將枚舉法與俄式擺動(dòng)法相結(jié)合的參差比搜索方法;一 方面避免枚舉法的盲目搜索，另一方充分借鑒工程經(jīng)驗(yàn)，使得在最短的時(shí)間內(nèi)，達(dá)到工程上 所需最優(yōu)參差比，該技術(shù)大大縮短了搜索最優(yōu)參差比的時(shí)間，提高了設(shè)計(jì)效率。
[0081] 所述MTI濾波器經(jīng)過優(yōu)化參差比后，具有較淺的第一零深，在速度范圍內(nèi)的頻率響 應(yīng)曲線具有較好的平坦度。
[0082] 所述MTI濾波器的最優(yōu)參差比的搜索采用MATLAB實(shí)現(xiàn)，可設(shè)置收斂條件，搜索到最 優(yōu)參差比可應(yīng)用于雷達(dá)系統(tǒng)中，不占用雷達(dá)實(shí)時(shí)信號(hào)處理時(shí)間。
[0083] 本發(fā)明還提供了一種濾波器設(shè)計(jì)方法，先進(jìn)行雜波抑制處理，然后通過本發(fā)明可 選方案所述的參差比優(yōu)化搜索方法選擇最終的最優(yōu)參差碼。
[0084] 綜上可見，本發(fā)明的有益技術(shù)效果體現(xiàn)在以下方面：
[0085] 1、縮短了搜索最優(yōu)參差比的時(shí)間，提高設(shè)計(jì)效率。
[0086] 2、采用MATLAB事先搜索最優(yōu)參差比，不占用雷達(dá)實(shí)時(shí)信號(hào)處理時(shí)間。
[0087] 3、MTI濾波器具有較淺的第一零深和較好通帶平坦度。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種MIT濾波器的參差比優(yōu)化搜索方法，其特征在于:包括如下步驟： SO:依據(jù)預(yù)設(shè)的最大參差比以及最短周期，采用枚舉法確定最小和最大的脈沖周期的 搜索區(qū)間； SI:在步驟SO確定的搜索區(qū)間的情況下，采用俄式擺動(dòng)法確定周期間的變化量ΛΤ; S2:基于已確定的變化量ΛΤ，選擇若干組參差碼； S3:針對(duì)各參差碼，得到對(duì)應(yīng)的頻幅曲線； S4:選擇其中通帶內(nèi)凹口小于第一零點(diǎn)的參差碼； S5:依據(jù)以下準(zhǔn)則在被步驟S4確定的參差碼中選擇若干組最優(yōu)參差碼： 1.1 )、其中第一零點(diǎn)的深度較淺的； 1.2) 、其中通帶的平坦度較好的； S6:對(duì)其中的周期進(jìn)行微調(diào)； S7:針對(duì)步驟S5選擇的若干組最優(yōu)參差碼，得到對(duì)應(yīng)的頻幅曲線； S8:選擇其中通帶內(nèi)凹口小于第一零點(diǎn)的參差碼； S9:依據(jù)以下準(zhǔn)則在被步驟S8確定的參差碼中選擇最終的最優(yōu)參差碼： 2.1 )、其中第一零點(diǎn)的深度最淺的； 2.2) 、其中通帶的平坦度最好的。2. 如權(quán)利要求1所述的MIT濾波器的參差比優(yōu)化搜索方法，其特征在于：一個(gè)波束駐留 期間內(nèi)，脈沖數(shù)量為η個(gè)，具有η個(gè)脈沖周期H……、Τ η，采用η-1個(gè)參差碼，參差比為K1: K2 =……:KniKKKX……<Κη〇3. 如權(quán)利要求2所述的MIT濾波器的參差比優(yōu)化搜索方法，其特征在于:η取5。4. 如權(quán)利要求1所述的MIT濾波器的參差比優(yōu)化搜索方法，其特征在于:所述MIT濾波器 為二階滑窗FIR濾波器結(jié)構(gòu)。5. 如權(quán)利要求1所述的MIT濾波器的參差比優(yōu)化搜索方法，其特征在于:在步驟S9時(shí)，依 據(jù)準(zhǔn)則2.1)和2.2)選擇最終的最優(yōu)參差碼的時(shí)候，若該參差碼對(duì)應(yīng)的第一零點(diǎn)的深度最淺 的，則選擇其中通帶的平坦度最好的和/或其中通道平坦度較好的參差碼作為最終的最優(yōu) 參差碼。6. -種濾波器設(shè)計(jì)方法，其特征在于:先進(jìn)行雜波抑制處理，然后通過如權(quán)利要求1至5 任意之一所述的參差比優(yōu)化搜索方法選擇最終的最優(yōu)參差碼。
【文檔編號(hào)】G01S7/36GK105911528SQ201610532305
【公開日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年7月7日
【發(fā)明人】劉衛(wèi)平
【申請(qǐng)人】上海航天測控通信研究所