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一种改进的相位编码信号多普勒补偿方法

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张军杰张涛陈新峰

摘要：针对相位编码信号多普勒频率敏感以及越距离单元走动问题，本文提出一种改进的多普勒频率补偿方法，该方法通过预设模糊重数，对回波信号进行多普勒补偿及Keystone变换处理，实现目标回波信号的有效相参积累及速度解模糊。采用回波仿真数据进行实验，实验结果验证了本方法的有效性。

关键词：相位编码信号；多普勒频率；Keystone变换；相参积累

：TN957.51：A：1007-9416（2019）01-0086-03

0引言

二相编码信号是一种相位编码信号，在雷达领域中是一种常见的脉冲压缩信号，二相编码信号的模糊函数呈现图钉型，其优点在于不存在距离-多普勒耦合问题，但二相编码信号属于多普勒频率敏感信号，其缺点在于如果目标速度较大，则脉压后脉压结果的主瓣旁瓣之比将会下降，此外脉压结果的副瓣也会发生一定的变化[1-2]，使得二相编码信号的实际工程应用效果有所下降。文献[3]采用MTD方法对不同速度的目标回波信号进行分离，然后针对多普勒速度通道，采用相应的多普勒频率进行回波信号补偿，如果目标速度造成多普勒模糊，需要知道模糊数才能正确补偿。此外，对于高速运动目标，长时间相干积累时存在距离走动问题，需进行距离走动校正处理[4-7]。

本文提出一种改进的二相编码信号多普勒补偿方法，该方法预设模糊重数，针对每一模糊重数，进行二相编码信号多普勒补偿，校正多普勒失配问题，然后进行脉压处理，通过Keystone变换校正距离走动，最后通过比较各通道相干积累输出，实现目标检测与速度解模糊。

1多普勒补偿及距离走动校正

判决门限由雷达检测概率及虚警概率等因素决定。如果判决目标存在，则在检测目标的同时可以得到目标的速度模糊数，进而完成目标速度解算。

改进算法在速度模糊情况下，可以进行多普勒频率补偿，减小多普勒频率对脉压的影响，同时进行Keystone变换，校正跨距离单元走动，实现目标回波信号长时间相干积累。

3仿真实验

采用仿真方式进行实验，参数设置如下：二相码长度511位，子码脉宽=0.1μs，脉冲PRT为=250μs，脉冲积累数Na=256，载波频率=15GHz，目标径向速度Vt=490m/s，起始距离R0=16km。

图1（a）为未进行多普勒频率补偿回波信号距离维脉压结果，图1（b）为进行多普勒频率补偿后回波信号距离维脉压结果。由图可见，若不进行多普勒频率补偿，则脉压后主副瓣比约为4.3dB，主瓣峰值幅度约为21dB；采用多普勒频率正确补偿后，脉压后主副瓣比约为27dB，主瓣峰值幅度约为30dB，显著改善回波信号脉冲压缩结果，有利于后续目标积累与检测。

采用直接相参积累方法与本文相参积累方法进行比较，图2为两种脉压积累结果比较图。图2（a）显示直接相参积累方法回波信号存在跨距离单元走动现象且副瓣电平较高；图2（b）显示本文方法可有效校正距离走动，且副瓣电平较低；图2（c）为运动目标回波信号直接相参积累结果，该运动目标回波信号未进行多普勒补偿及距离走动校正处理，由图可见，直接相参积累结果脉压主副瓣比低，脉压处理结果较差，回波信号不能得到有效积累，影响后续的信号检测；图2（d）为采用本文算法进行相参积累的结果，由图可见，采用本文算法，可以消除多普勒频率对脉压的影响，校正了跨距离单元走动，回波信号相干积累效果好，回波信号相干积累后峰值幅度约为54dB，较直接相参积累结果提高约11dB。

4结语

本文提出了一种改进的二相编码信号多普勒补偿方法，该方法既补偿了回波信号的多普勒频率，改善了距离脉压性能，同时校正了目标回波信号的跨距离单元走动问题，实现回波信号的长时间相干积累，同时完成目标速度解模糊。仿真结果验证了该方法的有效性。

Reference

[1]孙亚洲，王国华，朱曉菲.基于全相位FFT的多普勒补偿算法及实现[J].电光与控制，2015，22（8）：110-114.

[2]张恒达，冯西安.二相编码信号性能分析[J].电子设计工程，2014，22（12）：138-140.

[3]田孝斌.二相编码信号的多普勒特性及其补偿算法研究[J].电子科技，2013，26（9）：31-33.

[4]洪永彬，高梅国，王俊岭.Keystone变换半盲速点效应的抑制和消除[J].电子与信息学报，2014，36（1）：175-180.

[5]汤春林，汪学刚，陈祝明.基于距离走动校正的星载雷达空中动目标检测[J].电子测量与仪器学报，2011，25（10）：829-834.

[6]李阳，龙腾.基于Keystone变换的相位编码信号长时间积累方法[J].北京理工大学学报，2009，29（1）：54-58.

[7]赵杰，郭德明，陈果.基于改进Keystone变换的高速目标相参积