張永豐中國(guó)人民解放軍91604部隊(duì)

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關(guān)于極化測(cè)量雷達(dá)的信號(hào)選擇與處理略談

張永豐
中國(guó)人民解放軍91604部隊(duì)

摘要：本文在傳統(tǒng)極化測(cè)量雷達(dá)信號(hào)處理方法上提出了一種基于模糊函數(shù)的新極化測(cè)量雷達(dá)信號(hào)處理方法。本文在模糊函數(shù)矩陣的基礎(chǔ)上對(duì)刀刃形和軸線重合信號(hào)進(jìn)行了分析，通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)本方法的可行性和優(yōu)越性進(jìn)行了驗(yàn)證。結(jié)果證明，該方法不僅適用于分時(shí)極化測(cè)量體制雷達(dá)，瞬時(shí)極化測(cè)量體制雷達(dá)同樣適用。

關(guān)鍵字：模糊函數(shù) 極化雷達(dá) 信號(hào)處理

模糊函數(shù)是雷達(dá)信號(hào)處理非常重要的概念之一，為常規(guī)雷達(dá)信號(hào)的選擇和處理提供了理論依據(jù)。本文在傳統(tǒng)極化測(cè)量雷達(dá)信號(hào)處理方法上提出了一種基于模糊函數(shù)的新極化測(cè)量雷達(dá)信號(hào)處理方法，該方法最大的特點(diǎn)在于放寬了必須正交的要求，因而有效防止了測(cè)量誤差。該方法不僅適用于分時(shí)極化測(cè)量體制雷達(dá)，瞬時(shí)極化測(cè)量體制雷達(dá)同樣適用。實(shí)際上，任何的時(shí)域、頻域、空域隔離的正交極化信號(hào)均可以測(cè)量目標(biāo)極化散射矩陣，利用本文提出的新方法，能夠?qū)@些情況進(jìn)行很好的分析，這就為極化測(cè)量、極化雷達(dá)信號(hào)選擇、設(shè)計(jì)和處理提供了系統(tǒng)的分析工具［1］。

1　基于模糊函數(shù)矩陣的信號(hào)處理方法

利用模糊函數(shù)矩陣求逆測(cè)量目標(biāo)極化散射矩陣的信號(hào)處理流程為：首先，對(duì)兩路接收信號(hào)進(jìn)行下變頻，每種信號(hào)分別與兩路發(fā)射信號(hào)對(duì)應(yīng)的匹配濾波器卷積得到4路匹配濾波輸出，檢測(cè)這些輸出信號(hào)，選擇其中兩路檢測(cè)值將目標(biāo)的頻移、時(shí)延；以此為依據(jù)對(duì)模糊函數(shù)矩陣值進(jìn)行估算，最后通過(guò)模糊函數(shù)矩陣求逆與4路檢測(cè)值運(yùn)算得到目標(biāo)的極化散射矩陣測(cè)量值。由于篇幅限制，在此不對(duì)處理流程進(jìn)行說(shuō)明。

2　極化測(cè)量信號(hào)的選擇

固定載頻脈沖信號(hào)是此類信號(hào)的典型代表，通過(guò)時(shí)分、頻分此類信號(hào)能夠達(dá)到對(duì)不同極化通道隔離的目的，從而實(shí)現(xiàn)極化的測(cè)量。時(shí)分是按照時(shí)間先后發(fā)射兩個(gè)極化正交信號(hào)對(duì)，并且能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)正交極化雙通道接收；而頻分則是在同一時(shí)間內(nèi)發(fā)射載頻不同的兩個(gè)正交極化信號(hào)，從而實(shí)現(xiàn)極化測(cè)量，圖1給出的是模糊函數(shù)矩陣圖。

從圖1（a）中看出，HV和VH在“0”點(diǎn)前后的一定時(shí)延上存在模糊函數(shù)峰值，需要注意的是，脈沖寬帶決定了峰值的時(shí)寬，時(shí)延和脈沖的重復(fù)間隔是相等的。這一情況表明，在此分辨率下，無(wú)論對(duì)與待測(cè)對(duì)象相近的目標(biāo)，還是這個(gè)距離上的干擾都會(huì)影響極化測(cè)量，并且這個(gè)距離對(duì)應(yīng)的信號(hào)傳播時(shí)延與脈沖的重復(fù)間隔也是相等的，也會(huì)影響到極化測(cè)量。為了將影響降到最低，應(yīng)當(dāng)采取以下措施：第一，在系統(tǒng)頻率分辨率范圍內(nèi)，應(yīng)當(dāng)采用大帶寬信號(hào)，增加時(shí)間分辨率，將干擾范圍縮小；第二，在符合目標(biāo)數(shù)據(jù)率的前提下，PRI的選擇必須要適合，確保干擾、其它目標(biāo)等不會(huì)進(jìn)入到接收機(jī)中。

從圖1（b）中看出，HV和VH在“0”點(diǎn)上下的一定頻移上存在峰值，需要注意的是信號(hào)時(shí)寬決定了峰值的頻域，頻移值和兩個(gè)正交極化通道發(fā)射信號(hào)頻率差是相等的。這一現(xiàn)象表明，在同一距離分辨單元內(nèi)，當(dāng)干擾或者是其它目標(biāo)和待測(cè)目標(biāo)回波頻率相差與兩路發(fā)射信號(hào)頻率差相等時(shí)，就會(huì)影響極化測(cè)量。為了將影響降到最低，應(yīng)當(dāng)采取以下措施：第一，在信號(hào)距離分辨率范圍內(nèi)，應(yīng)當(dāng)采用大時(shí)寬信號(hào)，只有這樣才能將目標(biāo)的頻域分辨能力提高，降低頻率對(duì)極化測(cè)量產(chǎn)生的干擾；第二，兩個(gè)極化通道的信號(hào)頻率必須是合適的，一定要防止存在其它目標(biāo)、干擾或者是雜波。

3　結(jié)語(yǔ)

經(jīng)驗(yàn)證后發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)極化測(cè)量方法容易受到諸多因素的影響導(dǎo)致極化散射矩陣測(cè)量結(jié)果不準(zhǔn)確，比如信噪比、信號(hào)帶寬等因素。而本文提出的新極化測(cè)量方法最大程度避免了這些因素的影響，并且信噪比也非常?。?］?？偟膩?lái)說(shuō)，與傳統(tǒng)測(cè)量方法相比，該方法的結(jié)果與真值更加接近，具有明顯的優(yōu)勢(shì)。本文在傳統(tǒng)極化測(cè)量雷達(dá)信號(hào)處理方法上提出了一種基于模糊函數(shù)的新極化測(cè)量雷達(dá)信號(hào)處理方法，該方法最大的特點(diǎn)在于放寬了必須正交的要求，因而有效防止了測(cè)量誤差。該方法不僅適用于分時(shí)極化測(cè)量體制雷達(dá)，瞬時(shí)極化測(cè)量體制雷達(dá)同樣適用。實(shí)際上，任何的時(shí)域、頻域、空域隔離的正交極化信號(hào)均可以測(cè)量目標(biāo)極化散射矩陣，利用本文提出的新方法，能夠?qū)@些情況進(jìn)行很好的分析，這就為極化測(cè)量、極化雷達(dá)信號(hào)選擇、設(shè)計(jì)和處理提供了系統(tǒng)的分析工具。

圖1　固定頻信號(hào)模糊函數(shù)矩陣圖

圖1中a和b分別為分時(shí)和頻分極化測(cè)量信號(hào)的模糊函數(shù)矩陣。通過(guò)圖1能夠看出，模糊圖的總?cè)莘e是1，觀察圖1 發(fā)現(xiàn)，模糊圖容積更靠近主軸。當(dāng)信號(hào)脈寬比較窄而且時(shí)域分辨率比較高的情況下，頻域分辨率表現(xiàn)出下降的情況。雖然時(shí)域表現(xiàn)出比較強(qiáng)的抗干擾能力，但是頻域的這項(xiàng)能力卻比較差。反之，信號(hào)脈寬如果增加，頻域分辨率也會(huì)相應(yīng)提高，頻域表現(xiàn)出較強(qiáng)的抗干擾能力，而時(shí)域的抗干擾能力則比較差［2］。

參考文獻(xiàn)

［1］邱云香.雷達(dá)極化散射矩陣測(cè)量及脈沖編碼技術(shù)研究［D］.哈爾濱工業(yè)大學(xué)，2015

［2］黃振宇，趙博，戴幻堯，汪連棟，周學(xué)全.目標(biāo)散射矩陣測(cè)量新方法的性能比較與分析［J］.系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào)，2015（6）.

［3］杜文韜，廖桂生，楊志偉.極化空時(shí)自適應(yīng)處理性能分析［J］.西安電子科技大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2014（1）.