洪興勇

　　（中國電子科技集團(tuán)公司第三十八研究所，安徽 合肥 230031）

       摘要：解距離模糊是中頻脈沖重復(fù)頻率的脈沖多普勒雷達(dá)關(guān)鍵技術(shù)之一。提出了采用快速余差查表法有效解決PD雷達(dá)距離模糊問題的算法。該算法的運算量較少，實時處理能力強(qiáng)。以3重CPI進(jìn)行仿真實驗，表明該算法能夠保證低虛警概率和較高的解模糊的正確性，并能夠滿足PD雷達(dá)信號處理的實時處理要求。

　　關(guān)鍵詞：PD雷達(dá)；解距離模糊；快速；余差查表法

　　中圖分類號：TN957文獻(xiàn)標(biāo)識碼：ADOI： 10.19358/j.issn.1674-7720.2017.04.025

　　引用格式：洪興勇.基于快速余差查表法的脈沖多普勒雷達(dá)解距離模糊算法［J］.微型機(jī)與應(yīng)用，2017,36（4）：84-86.

0引言

　　機(jī)載雷達(dá)以下視方式探測低空目標(biāo)時，目標(biāo)、地海雜波和雷達(dá)三者之間存在相對運動，目標(biāo)回波強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于地面和海雜波強(qiáng)度［1］。脈沖多普勒（PD）利用頻域濾波區(qū)分目標(biāo)和地海雜波。PD在機(jī)載雷達(dá)信號處理上得到廣泛的應(yīng)用。由于PD模式雷達(dá)大多采用高中脈沖重復(fù)頻率（PRF），因此存在距離和速度模糊的問題。PD體制雷達(dá)的解模糊是機(jī)載雷達(dá)信號處理在實際應(yīng)用中的首要問題。解模糊的性能取決于解模糊算法，解模糊算法的好壞直接影響目標(biāo)的檢測概率和虛警概率，進(jìn)而直接影響機(jī)載雷達(dá)的數(shù)據(jù)處理、跟蹤能力和探測威力。正確性和實時性是衡量解模糊算法的兩個要素。

　　PD雷達(dá)采用多重頻的PRT方式避免距離模糊現(xiàn)象發(fā)生。最近文獻(xiàn)［23］提出新算法：余差查表法、群算法、滑窗相關(guān)器法和加權(quán)快速聚類法解距離模糊，而這些算法都是在孫子定理（余數(shù)法）、查表法和一維聚類基礎(chǔ)上提出來的。孫子定理法優(yōu)點是快速準(zhǔn)確且計算量小，其缺點是要求PRT兩兩互質(zhì)（互質(zhì)是指相互之間沒有公約數(shù)，但不一定都是質(zhì)數(shù)）和出錯概率很大（由于各種干擾、噪聲和雜波存在）。一維集算法優(yōu)點是解模糊的精度很高，其缺點是運算量大。查表解模糊算法具有計算簡單和出錯概率小的優(yōu)點。利用余數(shù)法和查表法的優(yōu)點，本文提出了一種快速余差查表解距離模糊算法。

1PD雷達(dá)距離模糊問題

　　設(shè)PD雷達(dá)發(fā)射信號的脈沖重復(fù)周期為Tr，發(fā)射信號波長為λ，雷達(dá)探測回波目標(biāo)的時間延遲為t，c為光速。t>Tr時，雷達(dá)發(fā)射脈沖探測目標(biāo)的回波要經(jīng)過幾個脈沖重復(fù)周期以后才能被雷達(dá)接收機(jī)接收到，使發(fā)射和接收脈沖頻譜對應(yīng)關(guān)系在頻域出現(xiàn)混亂現(xiàn)象，在同一距離上可能出現(xiàn)幾個目標(biāo)的頻譜。這種現(xiàn)象稱作雷達(dá)模糊距離。雷達(dá)最大不模糊距離為：

　　Rmax=cTr2（1）

　　當(dāng)t≤Tr時,PD雷達(dá)探測的目標(biāo)距離不模糊,如圖1所示; 當(dāng)t>Tr時,PD雷達(dá)探測的距離模糊，如圖2所示。

　　PD雷達(dá)產(chǎn)生距離模糊的原因是：PD雷達(dá)無法直接區(qū)分一個特定回波是哪個脈沖所發(fā)射的。

　　PD體制雷達(dá)采用多個不同脈沖重復(fù)頻率（CPI=1/PRF）fi的發(fā)射信號解決距離模糊問題。PD雷達(dá)系統(tǒng)帶寬B決定的距離單元大小ΔR，ΔR=C2B。假設(shè)有N個脈沖重復(fù)頻率fi(1,2,…,N)，不同fi(1,2,…,N)所對應(yīng)的距離單元數(shù)分別為Ri(1,2,…,N)，目標(biāo)回波在N個不同fi所對應(yīng)的可視距離分別為ri(1,2,…,N)，則雷達(dá)探測目標(biāo)的真實距離單元為R，其中，Ri、ri和R都是以距離單元為單元。N個CPI測出一組相關(guān)測量值，并組成一個同余方程組：

　　ri=R%Ri,i=1,2,…,N（2）

　　該式形成過程是一維空間到多維有限空間變換。而解模糊問題其實就是從多維有限空間到一維有限空間變換［4］。

2建立距離余差表

　　解距離模糊總是在脈沖雷達(dá)最大探測距離單元數(shù)和最小探測距離單元數(shù)之間進(jìn)行求同余方程。在每個CPI 中，目標(biāo)距離的最大模糊次數(shù)是有限的。所以本文在雷達(dá)探測威力范圍內(nèi)，以每個重頻CPI的最大不模糊距離的整數(shù)倍數(shù)為步進(jìn)，分別計算出r′1,r′2,...,r′M存放到解距離模糊表中。3重CPI余差表的建立步驟如下：

　　（1）在雷達(dá)探測威力范圍內(nèi)，分別列出目標(biāo)對于每個PRF所有可能的距離模糊倍數(shù)對應(yīng)的距離R1,R2,…，RK，其中，K取決于Rki=ri+kiRuai(i=1,2,3)中的ki(i=1,2,3)。

　　（2）按照3重CPI計算的Rua1、Rua2、Rua3從小到大排列。

　　（3）根據(jù)雷達(dá)探測距離的最大距離單元數(shù)R′max和最小距離單元數(shù)R′min，以3重CPI建立余差距離表如表1所示。

　　（4）PD雷達(dá)探測某個距離為R的目標(biāo)，從表1快速查找每個CPI所對應(yīng)的可視距離mod(R,Ruai)，查找結(jié)果大于或等于2個CPI ，則表明解距離模糊完成，PD雷達(dá)在距離R上所探測目標(biāo)是實際存在的目標(biāo)。

　　（5）如果i<K,跳轉(zhuǎn)到步驟（3）和（4）。表1距離模糊余差表距離單元號CPI1CPI2CPI3R′minMod(R′min,Rua1)Mod(R′min,Rua2)Mod(R′min,Rua3)R′Mod(R′,Rua1)Mod(R′,Rua2)Mod(R′,Rua3)R′maxMod(R′max,Rua1)Mod(R′max,Rua2)Mod(R′max,Rua3)

3算法工程實現(xiàn)

　　根據(jù)各個CPI探測目標(biāo)經(jīng)恒虛警（CFAR）檢測后的點跡原始信息，填寫模糊距離表。圖3解距離模糊的流程圖如果滿足解模糊準(zhǔn)則，則輸出目標(biāo)點跡的幅度和頻道信息；如果不滿足解模糊準(zhǔn)則，則判斷是否解距離模糊結(jié)束。如果解距離模糊沒有結(jié)束，則將距離單元加1重新解距離模糊。解距離模糊的工程實現(xiàn)流程如圖3所示。

4仿真實驗

　　本文以3重CPI為例，采用2/3準(zhǔn)則，PD雷達(dá)系統(tǒng)帶寬為0.5 MHz，雷達(dá)探測最大距離單元數(shù)為6 000。利用本文提出的算法對雷達(dá)探測目標(biāo)經(jīng)CFAR檢測后的回波進(jìn)行解距離模糊，最后輸出結(jié)果是以距離單元和多普勒頻道來表示目標(biāo)點跡信息。每個CPI在CFAR檢測后的目標(biāo)很多，且該目標(biāo)包括很多噪聲，解距離模糊后CPI1、CPI2和CPI3所探測的目標(biāo)點跡分別如圖4~圖6所示。

　　通過仿真實驗可知，圖4~圖6表示該算法的運算能力能夠達(dá)到雷達(dá)信號處理在某一波位上實時處理能力的要求，保證解模糊結(jié)果具有很高準(zhǔn)確性，可有效抑制虛警概率。

5結(jié)論

　　本文提出一種針對PD雷達(dá)的基于快速余差查表法的解距離模糊算法，該算法關(guān)鍵就是建立余差距離表。以重CPI為例，滿足2/3準(zhǔn)則，進(jìn)行仿真實驗。仿真實驗結(jié)果表明，該算法可有效地降低解距離模糊的運算量，適應(yīng)PD雷達(dá)信號處理對于實時性的要求，并且具有很高的解模糊準(zhǔn)確率，能有效抑制虛假目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

　　［1］ 賁德,韋傳安,林幼權(quán).機(jī)載雷達(dá)技術(shù)［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2006.

　　［2］ 曾濤,龍騰.一種脈沖多普勒雷達(dá)解模糊新算法［J］.電子學(xué)報,2000,28(12):99101.

　　［3］ 吳濤,屈強(qiáng),袁嗣杰,等.一種低重頻脈沖雷達(dá)速度模糊解算的新方法［J］.系統(tǒng)仿真學(xué)報,2009，21(S2)：31-33，42.

　　［4］ 洪一.脈沖多普勒雷達(dá)的速度模糊求解［J］.現(xiàn)代科學(xué)與技術(shù),1995(1)：18-23.