一种用于防止在雷达及声纳环境下发生距离模糊及多普勒模糊的方法及装置。产生了一个具有Ｎ个脉冲的序列，每个脉冲包括许多连续的子脉冲。每个子脉冲显示出与所述特定脉冲内的剩余子脉冲不同的频率。另外，对该序列中的剩余脉冲而言，每个脉冲内子脉冲的出现顺序是唯一的。用匹配滤波器接收机（１０）及多普勒处理器（３０）来产生自相关及互相关（Ｒ１－Ｒ↓［Ｎ］），以防止距离模糊及多普勒模糊。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术是一个波形/信号处理原理，它用与发射波形的时间-带宽乘积相关的一个因子消除了雷达或声纳系统的距离及多普勒模糊。对到目标的距离的测量是通过测量每个所发射脉冲与来自目标的回波的到达点之间的时间延迟而实现的。对速度的测量是通过测量脉冲之间的回波的相位变化即目标的多普勒频移而计算出的。模糊度导致一种或这两种测量都依赖于雷达或声纳的脉冲重复频率(PRF)。
技术介绍
虽然本专利技术既适用于雷达跟踪系统也适用于声纳跟踪系统，但为易于说明起见，将参照雷达系统对本专利技术进行说明。在雷达系统设计中的一个重要决定是选择PRF或是其倒数即脉冲重复间隔(PRI)。这种决定会影响距离及/或多普勒模糊，这种模糊会依次影响一些性能如a)雷达对目标的定位及跟踪、b)用于搜寻及跟踪雷达所需的杂波干扰抑制，以及c)合成孔径雷达(SAR)的交叉距离分辨率及航迹宽度。对PRF的选择将所述系统划分为低PRF雷达系统、中PRF系统或高PRF系统。低PRF雷达被定义为一种具有足够低的PRF的雷达，其第一个距离模糊比最大的先行目标检测距离大，所以不会引起距离模糊。通常在与最大容量监视最相关的远距离搜寻应用中选用低PRF。跟踪是第二种性能，它通常是由目标定位的反复扫描测量来实现的。速度不是直接计算出来的，但可通过反复扫描，从目标定位的变化中计算出。由于对速度的相对较慢的测量以及很糟的角分辨率，所以将目标跟踪限制在紧凑目标方案中或强机动目标中。通常采用活动目标指示器(MTI)及相干积累，用于活动目标指示及杂波干扰抑制。一个高PRF雷达被定义为一种具有足够高PRF的雷达，这种雷达的第一多普勒模糊比最大先行目标速度的多普勒频移大，因此，没有产生多普勒/速度模糊。通常选取高PRF，用于诸如机载截击雷达和更近距离的跟踪以及武器控制雷达等与目标速度及高速机动目标密切相关的应用中。通常是在使用交错PRF以及诸如“孙子定理”等的算法进行检测后，计算出目标距离的。由于受解决目标距离模糊所用的算法的限制，目标跟踪被限制为只对那些在紧凑目标方案或强机动目标中使用的雷达。在(M.I.Skolnik编的)雷达手册第二版第17章中有对这些特征的说明，其题目为“脉冲多普勒雷达”，由W.H.Long,N.H.Mooney著。使用高PRF，所述速度分辨率、目标信号与噪声比(SNR)、以及杂波干扰抑制也是间接地受解决距离模糊的需要的影响。用于解决距离模糊的算法需要在一个天线停顿期间，有几个不同PRF的目标检测。这意味着不能将所有的返回相干地合成来得到最大速度分辨率、最大SNR、或最大杂波干扰抑制。对这些雷达的一种附加关注是增加了对杂波干扰抑制的需要。由于距离模糊的存在，叠加在距离上的杂波增加了每个测距单元中的杂波水平，而且还引起近距离的高水平杂波，这干扰了对远距离、低水平目标的检测。因此，通常需要高水平的杂波干扰抑制。中PRF雷达被定义为这样一种雷达，因为其PRF不够高，不足以使第一多普勒模糊大于最大先行目标速度的多普勒频移，因此产生了多普勒/速度模糊。与此同时，PRF又不够低，不足以使第一距离模糊大于先行目标检测距离，因此产生了距离模糊。当使用了中PRF时，既需要解决距离模糊，又需要解决多普勒模糊。由于它与使用高PRF相比，具有较小的距离模糊，以及与低PRF相比具有较小的多普勒模糊，所以减小了对每种模糊的冲击以及解决它们的复杂程度。一个成像合成孔径雷达(SAR)是既不允许有距离模糊也不允许有多普勒模糊的一种唯一的应用。在选择了天线孔径尺寸、发射频率及平台速度之后，横穿过天线方向图并正向平台速度的多普勒频谱就由所选的用于这些参数的值所确定。所述PRF必须至少是多普勒展开频谱的两倍，以防止在成像中的多普勒模糊。通常甚至选择更高的PRF，以防止来自天线方向图边缘的返回叠加到图象中。这样，所得到的PRF确定了成像区的最大距离或航迹宽度。通常认为这一航迹宽度比有效地及经济地使用雷达及其平台所需的航迹宽度要小。从上面的说明中可以看出，对于大多数应用来说，不能对目标或散射体进行距离及速度全都没有模糊的定位或跟踪。一种例外是SAR，它顺从于作用范围的极小航迹宽度，以防止模糊。有许多技术在解决模糊问题上是可行的，它们通过在一个天线停顿期间发射几个具有不同PRF及/或频率的脉冲串来解决模糊问题。这些技术限制了可同时控制的目标数目，同时还损失了信号一噪声比及对杂波干扰的抑制。在许多年前，雷达领域的专业人员就认识到既要消除距离模糊又要消除多普勒/速度模糊的问题。用于解决这种情况的一种方法是对改变波形的使用。例如，公开了由prenat申请的美国专利US4,746,922包含了一种以不同重复频率(PRF)产生脉冲的发射机电路。接收机电路接收回波信号，将这些信号滤波以便能消除那些由固定目标产生的信号，之后将余下的信号加到具有用于补偿不同PRF所需的相位校正的频率滤波器组中。因而，仅能从与一个回波信号的多普勒频率相对应的频率滤波器中产生该回波信号。由于对多普勒频率的测量中存在模糊，所以这些滤波器的调谐频率都要比所发射脉冲的最小PRF要低。另外，公开了的由Alexander等人申请的美国专利US 4,106,019说明了一种用于测量高速目标的不模糊的目标距离的系统。存储来自雷达返回信号的连续三个发射停顿的目标距离及多普勒频率数据，其中在每个停顿期有一个不同的PRF。一个校正电路被包括在内，它能保证目标的速度在越过三个相邻的停顿时，满足一个17路径的算法，所述三个相邻的停顿期是在五个距离方位曲线或路径中的至少一个之内。最后，公开了由Robin申请的美国专利US 5,442,359，其中说明了一种解决多普勒频移模糊的方法，它将多普勒频移模糊与具有若干脉冲的周期波形调制在一起，其中的若干脉冲周期性地具有非唯一的脉冲间歇期(PRI)。另一种时下流行的技术是针对解决模糊的，它使用了后检波技术，如使用了目标跟踪以便能估测出使用低PRF的速度、使用了多普勒模糊波形及使用了如“孙子算法”等算法的多种PRF，以解决高PRF波形的距离模糊。专利技术概述本专利技术提供了一种克服了已有技术中不足之处的方法及操作，用来防止在所选最大距离及最大多普勒频移内的脉冲多普勒雷达系统中发生距离模糊及多普勒频移模糊。无论何时，在由波形的PRI将每个脉冲和与其相邻的脉冲分开时，波形就用来包含频率编码的脉冲序列。每个脉冲都是由变换频率的一群连续波(CW)(或替换为相位编码的)子脉冲组成的。为易于理解本专利技术起见，所要说明的第一实施例是最简单的实施例，其中的子脉冲是CW脉冲。之后，将说明具有子脉冲相位编码的实施例。每个脉冲包含相同的子脉冲频率，但其顺序是不定的。许多延迟器，同时还有相关器与快速傅立叶变换器一起使用，以提供恰当的输出。附图说明以下将参照附图，对本专利技术的实施例进行说明，而参照对以下实施例的说明，可更好地理解本专利技术本身，从而使本专利技术的上述和其它目的、特征及实现它们的方式都成为显而易见的，其中图1是一个雷达波形，其中每个脉冲都使用了不同频率的代码进行编码；图2是图1的脉冲串中频率编码脉冲的一个脉冲的示意图；图3是一个用于图1和2中显示的一群波形的匹配滤波器接收机；图4是实现一个跳频编码发生器的功能示意图；图5是实现一个定时脉冲发生器的功能本文档来自技高网...
【技术保护点】
用于测定一个或多个目标的距离和速度的一种雷达系统，包括：一个编码设备，用于产生射向到目标的至少一个具有Ｎ个射频脉冲的序列，用一个时间Ｔ将每个所述脉冲与相邻的脉冲分隔开，所述多个脉冲中的每一个包括若干Ｍ个连续的子脉冲，在每个所述脉冲内的所 述Ｍ个子脉冲的每一个展示了与特殊的子脉冲内的剩余子脉冲不同的频率，另外，其中就Ｎ个脉冲的所述序列内的剩余脉冲来说，在每个所述脉冲内的所述Ｍ个子脉冲的出现顺序是唯一的；一个发射机，与所述编码设备相连，用于发射所述射向到目标的至少一个具有Ｎ 个脉冲的序列；以及一个接收机，用于接收从目标反射回的至少一个Ｎ个脉冲的序列，所述接收机包括若干延迟设备，每个所述的延迟设备将Ｎ个脉冲中的一个存储一段时间Ｔ；若干相关器，每个所述的相关器或者与所述接收机的一个输入相连，或者与所述延 迟设备中的一个相连，每一个所述的相关器都可提供所述Ｎ个脉冲内的一个脉冲的复制信号，所述每个相关器或者产生一个自相关，或者产生一个互相关输出；以及一个多普勒处理器，用于处理所述若干相关器的所述自相关和所述互相关输出，以产生对目标的没有距离 模糊和多普勒模糊的距离和速度的测量。...
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：小格雷里A安德鲁斯，
申请(专利权)人：小格雷里A安德鲁斯，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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