[发明专利]一种雷达速度跟踪环路设计方法

说明书

本发明公开了一种雷达速度跟踪环路设计方法，包括：将多普勒频差送入ZFFT测速模块处理，输出峰值频点位置作为多普勒频率误差，对将ZFFT测量模块输出的多普勒频率误差进行滤波，得到多普勒频率误差的滤波值；将多普勒频率误差的滤波值与数控振荡器中的本振信号混频，更新数控振荡器中的本振频率；输出多普勒频率与速度值。本发明解决了传统雷达目标速度跟踪中速度量测分辨率局限，速度跟踪误差收敛速度慢，对不同目标运动场景适应性差的问题，增强速度跟踪环路的跟踪性能。

技术领域

本发明涉及雷达目标跟踪领域，特别涉及一种雷达速度跟踪环路设计方法。

背景技术

在雷达跟踪目标速度时，现有方法通常采用卡尔曼滤波算法，或者采用速度跟踪环路。对于现有速度跟踪环路方法，一方面，它的速度的测量分辨率依赖于FFT分辨率；另一方面，其中环路滤波器的等效环路噪声带宽通常为一个或几个固定值，难以满足实际工程应用中对雷达目标实时跟踪的需求。

现有技术中：

专利公开号CN106597429A(“一种基于雷达信号处理系统的速度跟踪子系统”)提供了一种基于雷达信号处理系统的速度跟踪子系统。该方法中和通道信号经过脉冲压缩/匹配滤波、动目标检测和恒虚警检测后，经速度门跟踪和速度定心处理进行测速，后通过卡尔曼滤波或α-β滤波后进行速度补偿，补偿掉雷达平台和目标的相对径向速度引起的距离走动，由此提高信号相参积累的能量。但此方法中的速度跟踪算法只是沿用经典的卡尔曼滤波或α-β滤波，导致该方法中的速度跟踪性能有限，即此方法针对不同场景的跟踪适用性较为局限。

专利公开号CN106019326A(“惯导速度辅助接收机跟踪环路算法”)提供了一种惯导速度辅助接收机跟踪环路算法。该方法中通过惯导速度估算环路多普勒频移，压缩了环路需承载的动态性，降低了跟踪环路带内干扰，提高卫导航接收机抗干扰能力。但此方法并没有对载波跟踪环路滤波器的等效噪声带宽进行自适应的调整，可能会导致不同场景下的多普勒跟踪精度差异不可控，降低了此跟踪环路算法的稳定性。

专利公开号CN104518786A(“一种自动频率控制方法、自动频率控制装置”)提供了一种自动频率控制方法、自动频率控制装置设计方法。该方法对输入信号与本振信号间的误差信号进行滤波，得到电压控制信号；之后对误差信号进行滑窗比较来确定当前的移动状态，并生成与确定的移动状态对应的跟踪滤波系数；根据跟踪滤波系数调整滤波时的跟踪速度；用电数控制信号调节本振信号的振荡频率，以使本振信号的振荡频率变化与输入信号的频率变化同步，从而提高速度跟踪性能。但是，一方面，该方法中对当前目标移动的状态完全依赖于所提出的场景判决器，而此判决器通过滑窗得到前、后窗累加值，对目标移动状态的判定过于单一，可能会造成目标移动状态的漏检；另一方面，该方法中所使用的环路滤波器系数只有两种，无法跟随目标不同的移动状态自适应的变化。

2012年第17期《现代电子技术》杂志中公开的文献《防空导弹导引头建模与仿真》给出了速度跟踪的关键：如何在频域形成一个时刻套住目标的速度门。该文中利用高低跟踪滤波器实现对多普勒误差的测量。通过高低滤波器得到的多普勒误差信号与滤波器中心点频率误差成正比，由此确定频率误差。最后通过对多普勒频率的校正完成速度跟踪。但该方法在FFT处理后，利用高低跟踪滤波器实现对目标多普勒频率的跟踪，得到的跟踪效果仍旧依赖于FFT的分辨率，实际上并没有达到数据滤波的目的，可能会导致跟踪性能有限。

2013年第2期《计算机技术与发展》杂志中公开的文献《雷达导引头速度和角度跟踪互助》通过FFT处理及门限检测得到目标速度。显然，该方法只能保证速度测量结果的正确性，可能并不会起到速度跟踪的效果。