一种低采样率线扫频脉冲时延估计方法

摘要

本发明涉及一种低采样率线扫频脉冲时延估计方法，属于雷达信号处理领域。本发明对线扫频脉冲回波做简化分数阶傅里叶变换，通过判断峰值点周边相邻点的平均相位差所在的区间，实现脉冲时延解模糊，进而实现脉冲时延的估计。本发明提出的线扫频脉冲时延估计方法解决了低采样率条件下信号时延估计模糊问题，有效降低了接收信号的采样率和后续信号处理的运算量，并且可以通过快速傅里叶变换算法实现，计算复杂度低，为舰载雷达、合成孔径雷达等线扫频脉冲体制雷达信号处理提供了有效的工具。

主权项

1.一种低采样率线扫频脉冲时延估计方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、对接收到的线扫频雷达回波信号以△t为间隔进行时域采样，得到采样序列x(n)，其中-a是线扫频脉冲雷达信号的调频率，a>0；由脉冲重复时间T和脉冲宽度△T得到该采样序列x(n)的序列长度为N=T/Δt、脉宽长度为M=△T/Δt；步骤二、由步骤一确定的x(n)的序列长度N，对步骤一得到的采样序列x(n)进行p阶N点简化分数阶傅里叶变换，得到X_p(m)，即$X_p\left(m\right)=\underset{n=0}{\overset{N-1}{\Sigma }}{e}^{j·\frac{1}{2}·\cot \left(\frac{1}{2}\mathrm{p\pi }\right)·n^2·\Delta t^2-j·\frac{2\pi }{N}·\mathrm{mn}}x\left(n\right);$其中，p=2arccot(a)/π；步骤三、搜索步骤二得到的X_p(m)中幅值即|X_p(m)|最大的点，并得到该点的坐标m₀，由所采用的简化分数阶傅里叶变换阶次p和步骤一确定的序列长度N、时域采样间隔△t，按照下式获得线扫频脉冲的无模糊时延n₀，即$n_0=\frac{2\pi ·m_0}{N·\cot \left(\frac{1}{2}\mathrm{p\pi }\right)·\Delta t^2};$步骤四、在步骤三得到的X_p(m₀)左右两边各取最接近X_p(m₀)的b个点，然后求X_p(m₀-b)、…、X_p(m₀-1)、X_p(m₀)、X_p(m₀+1)、…、X_p(m₀+b)这2b+1个点中每两个相邻的点之间的相位差，然后对这2b个相位差求平均值步骤五、由步骤一得到的序列长度N、脉宽长度M、步骤四得到的相位差平均值步骤三得到的无模糊时延n₀按照下式计算修正的平均相位差：其中，[·]_mod2π表示关于2π的求余运算；步骤六、由所采用的简化分数阶傅里叶变换阶次p和步骤一确定的时域采样间隔△t确定在该时域采样间隔△t条件下的模糊区间长度△N，即$\mathrm{\Delta N}=\frac{2\pi }{\cot \left(\frac{1}{2}\mathrm{p\pi }\right)·\Delta t^2}$步骤七、由步骤一确定的序列长度N、步骤五得到的修正平均相位差步骤六确定的模糊区间长度△N，计算脉冲时延所在的模糊区间序号A，即其中，表示下取整运算；步骤八、由所采用的简化分数阶傅里叶变换阶次p、步骤一确定的时域采样间隔Δt、步骤三得到的无模糊时延n₀、步骤七得到的模糊区间序号A得到脉冲的时延为τ=n₀·Δt+A·Δτ其中Δτ=2π/[cot(pπ/2)△t]。