一種優(yōu)化PD雷達(dá)速度模糊和距離模糊的方案

王耀華

摘 要：作為一種先進(jìn)的全相參體制雷達(dá)，脈沖多普勒雷達(dá)的發(fā)展已經(jīng)極為成熟，不過PD體制中不可避免的距離模糊和速度模糊對檢測結(jié)果帶來的影響卻必須引起重視，基于此，本文就傳統(tǒng)的解距離模糊和速度模糊方法進(jìn)行了簡單分析，并基于目標(biāo)徑向速度不隨雷達(dá)工作頻率變化而變化的特性提出了一種新的解模糊方法，希望由此能夠?yàn)橄嚓P(guān)業(yè)內(nèi)人士帶來一定啟發(fā)。

關(guān)鍵詞：距離模糊；速度模糊；孫子定理；多重頻

中圖分類號：TN957 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 前言

距離模糊和速度模糊往往在PD體制中難以避免，雷達(dá)的檢測結(jié)果很容易因此出現(xiàn)多值性問題，解模糊便是針對這類問題用以實(shí)現(xiàn)真實(shí)目標(biāo)檢測的手段，而為了實(shí)現(xiàn)這一手段有效性的進(jìn)一步提升，正是本文就PD雷達(dá)中優(yōu)化距離模糊和速度模糊開展具體研究的原因所在。

1 傳統(tǒng)的解模糊方法

1.1 距離解模糊

采用中高PRF信號屬于PD雷達(dá)的常態(tài)，這是由于這類信號能夠使雷達(dá)在頻域獲得高的無雜波區(qū)，其檢測性能便能夠由此實(shí)現(xiàn)長足提升，但由于距離模糊的出現(xiàn)，真實(shí)目標(biāo)的距離往往難以確定，因此采用參差變頻的方法配合孫子定理中的查表法，即可實(shí)現(xiàn)距離解模糊。在應(yīng)用孫子定理查表法的距離解模糊中，這一解模糊方法具備不依賴CFAR后過門限的點(diǎn)跡個(gè)數(shù)，由此應(yīng)用的N/M準(zhǔn)則便能夠求得距離模糊表，而結(jié)合該表開展的解距離模糊成功后，便可以開展解速度模糊。值得注意的是，考慮到回波的信噪比低、距離較遠(yuǎn)、三重遮擋等因素的存在，應(yīng)用二次門限的方法提升距離解模糊精度的方法也在業(yè)界較為常見，這一方法主要用3/5準(zhǔn)則解距離模糊，隨后用2/5準(zhǔn)則解模糊，由此即可實(shí)現(xiàn)在滿足系統(tǒng)虛警指標(biāo)的前提下提高解距離模糊的精度。

1.2 速度解模糊

速度解模糊的原理與距離解模糊相似，因此傳統(tǒng)的速度解模糊方法必須開展MTD處理，通過計(jì)算各個(gè)重復(fù)周期的模糊度則可以得出目標(biāo)的多普勒頻率，這一頻率在具體的速度解模糊中能夠發(fā)揮重要作用。在速度解模糊的孫子定理查表法應(yīng)用中，這一應(yīng)用能夠計(jì)算間隔頻率在各個(gè)重頻的模糊頻道，該計(jì)算需要將某個(gè)重頻的濾波器寬度作為間隔，由此實(shí)現(xiàn)的模糊頻道值建表并結(jié)合N/M準(zhǔn)則，即可完成PD雷達(dá)的速度解模糊，而當(dāng)目標(biāo)在各個(gè)重頻的模糊頻道與表中的頻道值有N次相同時(shí)便可以確定解模糊成功。值得注意的是，MTD處理后需要選擇過門限頻道中幅度最大的頻道，這樣速度解模糊的精度才能夠得到更好的保障。

2 解模糊方法的改進(jìn)建議

雖然孫子定理查表法能夠初步滿足PD雷達(dá)的解模糊需求，但建表時(shí)頻道取整、CPI輸出頻道與真實(shí)頻道差距等來的誤差，卻使得這一解模糊方法并不能完全滿足我國當(dāng)下PD雷達(dá)的應(yīng)用需要，因此本文基于目標(biāo)徑向速度不隨雷達(dá)工作頻率變化而變化的特性提出了一種新的解模糊方法，這一方法已經(jīng)在頻率捷變雷達(dá)中得到了較好的實(shí)踐驗(yàn)證。

2.1 距離解模糊

考慮到PD雷達(dá)的回波會(huì)受到發(fā)射脈沖遮擋，本文建議應(yīng)用多種PRF法工作方式降低模糊影響，這里本文將PD雷達(dá)的PRF重?cái)?shù)設(shè)置為N重，由此即可確定非模糊距離單元

i=1，2…N

該函數(shù)主要由系統(tǒng)帶寬確定的距離單元、向下取整運(yùn)算組成，進(jìn)一步分析則可以得到 Ri=ri+kiRuai ，其中i=1，2…N，式中k t可以表示為=0.1，…int[Rmax、這一函數(shù)主要由最大作用距離單元數(shù)組成，而在上文中提到的傳統(tǒng)解模糊方法基礎(chǔ)上，考慮到真實(shí)距離目標(biāo)無法確定為距離單元ΔR的整數(shù)倍，這就使得這一距離解模糊方法很容易出現(xiàn)跨越在兩個(gè)相鄰距離單元之間的問題，為了避免因此出現(xiàn)漏警問題，本文建議選擇合適的滑窗寬度L，以此確定視在距離單元mod（R±L，Ruai），由此實(shí)現(xiàn)的距離信息讀取，就能夠判斷PRF是否發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，而當(dāng)發(fā)現(xiàn)的目標(biāo)數(shù)量達(dá)到M時(shí)，則可以判斷解距離模糊成功，由此可見距離單元尺寸ΔR和信噪比直接受L也就使得滑窗寬度的影響，而一旦L過大往往意味著距離解模糊將存在較多的虛警，因此本文建議L取1并做好解算結(jié)果的融合，這里的融合規(guī)則為相鄰距離點(diǎn)速度差別在容限內(nèi)便視作同一目標(biāo)，這一目標(biāo)確定需要滿足準(zhǔn)則對多的點(diǎn)作為輸出要求，由此即可保證PD體制中解距離模糊的精度。

2.2 速度解模糊

上文中提到的以及較為常見的速度解模糊方法往往需要在多普勒領(lǐng)域內(nèi)進(jìn)行，但這一方法往往不能滿足PD體制頻率捷變雷達(dá)需要，這是由于每重PRF在該雷達(dá)中往往會(huì)產(chǎn)生采用載頻不同的問題，因此即可確定多普勒頻率與其載頻之間的關(guān)系

i=1，2…N

其中的fdi與fi分別代表多普勒頻率與其載頻，C則是指光速，由此將fdi轉(zhuǎn)化為在徑向速度vt，即可實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的速度解模糊，這一轉(zhuǎn)化所使用的公式為

i=1，2…N

由此就能夠通過在一定的速度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)速度解模糊，而進(jìn)一步應(yīng)用比幅測頻道法，便能夠?qū)崿F(xiàn)速度解模糊精度的進(jìn)一步提升，這一方法的應(yīng)用流程需要圍繞如下步驟開展：（1）步驟一。在速度范圍[-Vmax，Vmax]內(nèi)進(jìn)行距離解模糊成功后的PRF進(jìn)行周期拓展，即可得到多個(gè)目標(biāo)速度值Vk，這里的k代表的是范圍內(nèi)的所有整數(shù)。（2）步驟二。按順序依次開展所有Vk的求模運(yùn)算mod（Vk，Vuat），即可判斷具體的PRF上是否存在Vk的目標(biāo)，發(fā)現(xiàn)目標(biāo)達(dá)到一定數(shù)量后便能夠判定解模糊成功，這時(shí)應(yīng)進(jìn)行均方誤差Ek的記錄，最終則能夠通過計(jì)算獲得mod（Vk，Vuat）±ΔV范圍內(nèi)的視在速度。（3）步驟三。將其他視在速度進(jìn)行步驟一、步驟二。（4）步驟四。將PRF2、PRFN分別進(jìn)行步驟一、步驟二、步驟三。（5）步驟五?？紤]到上述流程可能造成的同一個(gè)目標(biāo)速度在多重PRF上的解出，步驟五需要對上述四步驟開展融合處理，這一融合處理的規(guī)則為速度差別在容限內(nèi)便視作為同一個(gè)目標(biāo)，滿足準(zhǔn)則數(shù)相同則選擇均方誤差最小的速度值作為輸出，再次相同則選擇速度均值。

3 仿真實(shí)例

為了提升本次研究的實(shí)踐價(jià)值，本文共選擇了五重PRF作為研究實(shí)例，結(jié)合221、203、184、167、155各重頻所對應(yīng)的距離單元數(shù)，且ΔR取75m，L取1，ΔV取2m/s、Rmax、Vmax分別取10000和800m/s，同時(shí)10%的PRF距離遮擋、14%的PRF速度遮擋，結(jié)合這一系列數(shù)據(jù)即可開展PD體制中解距離模糊和速度模糊的仿真，仿真過程的各重PRF在虛假恒虛警過門限點(diǎn)按照了10-2的虛警率加入，同時(shí)加入了高斯分布并要求視在速度和視在距離服從該分布提供的測量誤差，由此所獲得的仿真結(jié)果直觀證明了本文能夠在PD雷達(dá)優(yōu)化距離模糊和速度模糊的實(shí)施中實(shí)現(xiàn)較高的正確率和較低的虛警率，這便較好地證明了本文所論述方法的實(shí)踐價(jià)值，而由于該方法能夠?qū)崿F(xiàn)波速內(nèi)含有多個(gè)目標(biāo)的解距離模糊和速度模糊，這就使得其應(yīng)用價(jià)值進(jìn)一步提升。

結(jié)論

綜上分析可知，傳統(tǒng)的PD雷達(dá)優(yōu)化距離模糊和速度模糊方案存在著一定不足且具備較大的改進(jìn)空間。而在此基礎(chǔ)上，本文涉及的解模糊方法的改進(jìn)建議以及五重PRF的研究實(shí)例，則直觀證明了本文研究的實(shí)踐價(jià)值。因此，在相關(guān)領(lǐng)域的理論研究和實(shí)踐探索中，本文內(nèi)容便能夠發(fā)揮一定的參考作用。

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