[发明专利]一种线性调频连续波雷达高度表的数字化处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种线性调频连续波雷达高度表的数字化处理方法，属于无线电高度表领域。

背景技术

线性调频连续波雷达高度表，即LFMCW雷达高度表，是通过回波信号与发射信号的差拍信号得到高度值的一种测高手段，由于具有辐射功率小、测量精度高、设备相对简单、良好的电子对抗性能以及低截获概率等优点，目前已广泛应用于无人机等各种飞行器。较早的LFMCW雷达高度表采用平均频率计数的方式来获得差拍信号中的高度信息，之后，到了八十年代中期，由于数字技术尤其是微处理机在高度表中的应用，使得调频连续波体制雷达高度表取得了很大进展。不同于先前的时域处理方式，对于得到的差拍信号开始采用数字信号处理技术来实现对高度信息的提取，其中最常用的算法是FFT，但是因为FFT是在Z域整个单位圆上进行的频谱分析，所以其频率分辨率为f_s/N，其中f_s为采样频率，N为信号x(n)的有效长度，要想提高频率分辨率进而实现高测高精度需要增加对信号x(n)的截取长度，但这样会使计算量大大增加。同时，采用传统的FFT对信号进行频谱分析时，会受到混叠效应、量化误差、泄漏效应与栅栏效应的影响，尤其是FFT的“栅栏效应”，直接采用FFT所获得的距离谱具有固定的间隔ΔR(雷达的距离分辨率)，从而产生ΔR/2的测距误差，这使得雷达高度表在低高度下测量的相对误差较大。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提出一种线性调频连续波雷达高度表的数字化处理方法，在恒差拍体制LFMCW雷达高度表系统中应用FFT-CZT方法来提高测量精度。FFT-CZT方法是将FFT及Chirp-Z两者相结合起来的一种方法，基本思路是先利用FFT对回波信号的差拍频谱进行粗测，然后运用Chirp-Z变换对设定的频带进行局部细化，降低差拍频谱上的采样间隔，达到提高测量精度的目的。此方法的计算量与直接增加采样点数的FFT方法相比要少得多。用FFT-CZT方法代替传统的鉴频器对差拍信号进行处理，经过粗测搜索及对调制锯齿波的周期进行校正的跟踪态后计算输出高度值，仿真结果表明该种信号处理方法可以实现高精度测量。

本发明提出一种线性调频连续波雷达高度表的数字化处理方法，主要包括以下几个步骤：

步骤一：从雷达高度表的前端正交混频器得到差拍信号，差拍频率额定值为f_P，对差拍信号进行A/D采样，得到数字信号序列x(n)；

步骤二：对数字信号序列进行快速傅里叶变换并计算各条谱线的幅度；

根据离散傅里叶变换式得到数字信号序列的傅里叶变换，变换关系式如下：