非均匀采样的Chirp脉冲时延估计方法

摘要

本发明公开了一种非均匀采样的Chirp脉冲时延估计方法，发射Chirp脉冲信号的匹配变换阶次p和非均匀采样产生的随机采样时间点tn，并进行数据存储；对接收的信号采用调频率为-k的Chirp脉冲信号进行调制，得到调制后信号g(t)；对g(t)以tn进行时域采样，得到采样序列g(tn)，对g(tn)进行非均匀采样离散傅里叶变换，再做umcscα的尺度变换得Xp(um)，对分数阶Fourier域下信号的幅值|Xp(um)|进行非相参积累；对积累后的信号进行峰值搜索并记录分数阶Fourier域下对应位置mi，进而计算出脉冲时间延迟τi=mi.∆t。本发明可以有效解决在均匀低速采样条件下因脉冲时延过大导致频移大于信号采样率而造成的时延模糊问题。

主权项

1.一种非均匀采样的Chirp脉冲时延估计方法，包括有线性调频脉冲体制雷达，其特征在于：根据Chirp脉冲信号（也称线性调频信号）的调频率k（k<0），脉冲重复时间T，脉冲宽度为T_p，选定分数阶Fourier变换的变换阶次p=2arccot(-k)/π；同时根据加性非均匀采样时间设置随机采样时间点t_n，t_n+1=t_n+γ_nf_s，式中{γ_n}为服从均匀分布在（1~3）的一组随机数，其值恒为正，f_s为最大采样频率；在此基础上，具体包括如下步骤：1）、对接收到的一个脉冲重复时间T内的线性调频脉冲雷达的回波信号x(t)，经过调频率为-k的Chirp脉冲信号exp{-jπkt²}进行调制，得到调制信号g(t)，$g\left(t\right)=\exp \{-\mathrm{j\pi k}·t^2\}x\left(t\right)$；2）、将步骤1）得到的信号g(t)以预先存储的非均匀采样时间点t_n为间隔进行时域采样，得到采样序列g(t_n)；非均匀采样的时间间隔是不相等的，采样最大频率f_s=1/min[t_n+1-t_n]，且f_s<2B，B是雷达发射的Chirp脉冲信号的带宽；由预先设定的非均匀采样时间点可知采样平均时间间隔为t=2/f_s，由脉冲重复时间T和脉冲宽度为T_p可得到该采样序列g(t_n)的序列长度为N、Chirp脉冲信号的脉冲宽度内的采样点数为J；3）、将步骤2）得到的信号做匹配阶次p=2arccot(-k)/π的非均匀采样的分数阶离散傅里叶变换，根据分数阶Fourier变换定义可得：$X_p\left(u_m\right)=\sqrt{1-j\cot \alpha }·\exp \left\{\mathrm{j\pi }\cot \alpha {u_m}^2\right\}\underset{n=0}{\overset{N-1}{\Sigma }}\exp \{-j2\pi \csc \alpha u_m{t}_n\}g\left(t_n\right)·(t_{n+1}-t_n)---\left(1\right)$由式（1）可知，可将g(t_n)先进行非均匀采样的离散傅里叶变换，再进行u_mcscα的尺度变换；4）、将步骤3）得到结果X_p(u_m)取幅值即|X_p(u_m)|，并将多个脉冲重复周期的分数阶Fourier域下信号的幅值进行非相参积累；5）、对多个脉冲重复周期非相参积累后的|X_p(u_m)|进行峰值搜索，并记录其峰值点所对应的坐标采样点m_i（m_i即为第i个目标回波信号在分数阶Fourier域产生峰值的位置），由所采用的非均匀采样的离散分数阶Fourier变换阶次p和步骤2）中确定的信号序列长度N、时域的平均采样时间间隔t，按照下式（2）即可获得Chirp脉冲信号的无模糊时延：mi=argmax|X_p(u_m)|，τ_i=m_it(2)其中，τ_i为第i个目标回波信号产生的时延。