[发明专利]提高目标信噪比的超宽带雷达等效采样方法

说明书

本发明提供了一种提高目标信噪比(Signal Noise Ratio，SNR)的超宽带雷达等效采样方法，该方法包括以下步骤：首先在距离向处的第一个数字样本的采样时刻t_acq对M₁个连续周期回波进行采样，并对得到的M₁个采样点进行累加。其次，在采样时刻t_acq+(n‑1)Δt对M_n个连续周期回波进行采样，并对得到的M_n个采样点进行累加。最后，令n＝n+1并重复上一步骤直至雷达探测范围内样本采样结束后，将N+1个累加后的采样点按照顺序进行组合即可重构出一个周期的信号波形。本发明所提方法在顺序等效采样过程中对不同距离向处的回波进行不同脉冲数目的积累以提高SNR，而后重构出一个周期的信号波形，从而使得给定目标在所有距离向处的SNR近似相同，达到补偿信号传播损失的目的。

技术领域

本发明涉及超宽带成像雷达领域，具体涉及一种使得所有距离向处回波SNR(Signal Noise Ratio，信噪比)得到提高并保持一致的超宽带雷达等效采样方法。

背景技术

超宽带脉冲具有穿透性好、分辨率高、多径杂波抑制能力强等优点，在成像雷达中具有广泛的应用。然而，为了采样接收超宽带脉冲回波信号、并在雷达探测距离范围内获得高质量的图像，主要面临两个难点：

一、超宽带脉冲回波的采样接收

超宽带脉冲是无载波的时域窄脉冲信号，其频谱范围很宽，若对其进行实时采样，过高的采样频率将使得工程实现难度和成本都很高。因此当前在超宽带雷达系统中等效时间采样方法得到普遍使用，极大地降低了超宽带脉冲信号的采样难度和实现成本。

等效时间采样简称等效采样，是指对周期性信号的多个周期进行慢速连续采样，然后将这些低采样率的样本按照与触发信号的时间关系进行重组以获得一个周期的高速采样，从而真实重构出原始信号波形的采样方法。作为等效采样的种类之一，顺序等效采样是指其每次采样都由某一触发信号来启动，一旦检测到触发信号，采样器会在一个短时间窗内完成采样，当下一次触发信号到来时，系统会给采样微小的延时增量，之后再进行另一次采样，如此重复多次，后续的采样点均比前一次采样点有一个微小的时延增量，直至遍历整个采样时间窗，数据采集结束后将采集点按照顺序进行组合即可重构出信号波形，原理示意图如图1所示。图1中曲线代表雷达脉冲回波波形。

二、脉冲回波信号SNR的改善

为了在雷达探测距离范围内获得高质量的图像，需要改善所有距离向处回波信号的SNR。由文献“丁鹭飞，耿富录编著，雷达原理，西安电子科技大学出版社，2002，pp.128-132”可知，通常采用的处理方式是对一定时间范围内的多个脉冲回波进行相加积累，使得SNR的改善达到原来的M倍，其中M为积累脉冲的个数。然而这种常规脉冲积累方法会导致近距离目标回波SNR高，而远距离SNR低，无法补偿信号传播损失，从而当雷达接收机动态范围有限时，远距离目标回波质量很差，无法保证雷达在所有探测距离范围内的成像质量。

发明内容

本发明提供了一种提高目标信噪比的超宽带雷达等效采样方法，该方法解决了现有用于提高雷达目标SNR方法中存在的当雷达接收机动态范围有限时，远距离目标回波质量很差，无法保证雷达在所有探测距离范围内的成像质量技术问题。

针对常规脉冲积累方法存在的不足，本发明提供的方法结合顺序等效采样方法，基于目标距离对脉冲回波积累数进行配置，并在顺序等效采样过程中实现脉冲积累以提高SNR，从而使得给定目标在所有距离向处的SNR近似相同，达到补偿信号传播损失的目的。保证了雷达在所有探测距离范围内的成像质量。

本发明提供了一种提高目标信噪比的超宽带雷达等效采样方法，包括以下步骤：