雷达信号分析与处理-第六章

顾陈雷达信号分析与处理第六章相位编码脉冲信号6.1概述6.2二相编码信号6.3二元伪随机序列（M序列，Barker序列）6.4二相编码信号的处理6.5二相编码信号多普勒敏感性6.6多相编码信号简介2雷达信号分析与处理第六章相位编码脉冲信号6.1概述理想模糊图（图钉型）特点：（1）能给出良好的邻近目标的距离和速度分辨能力及测距、测速精度。（2）不存在距离和多普勒耦合，不存在测量的多值问题。（3）对多普勒是敏感的。（4）如果观察目标附近存在强干扰信号，强干扰信号的基底同样要掩盖弱信号的回波。3雷达信号分析与处理第六章相位编码脉冲信号6.2二相编码信号一、二相编码信号基本概念将宽矩形脉冲信号分成许多个彼此相接的短脉冲〔称子脉冲或码元〕，每个脉冲的宽度相同、载频相同。但是每个脉冲之间载频的相位不同，彼此间有特定的关系。4雷达信号分析与处理tfjtfjete0022(t)j)(a(t)es(t)0000()st0TtPT()t0t(t)10(t)0Kd1,0,1,1,0,0,0KdKc1,1,1,1,1,1,1KcttectjK101第六章相位编码脉冲信号二、二相编码信号的频谱5雷达信号分析与处理1()Tsin()jfTfcfTe其它00)(1)(101PKKΔtKTtcPt111201()()()()()PKKttctKTttP1201()()PKKtctKTP其它00/1)(1TtTt12201()PjfkTkkfceP12120()()()Tsin()PjfTjfkTkkfffcfTeceP第六章相位编码脉冲信号改写为结论:①频谱形状②频谱宽度③时宽带宽积④大时宽带宽积信号6雷达信号分析与处理1PPBTPTDBP11121T()sin()2cos(2)PPPjfTnnkknkfcfTePccfkT00.511.522.533.544.5500.511.5()fTfT第六章相位编码脉冲信号三、二相编码信号的模糊函数7雷达信号分析与处理其它00)(1)(101PKKΔtKTtcPt1122211021121001(,)(,)1(,)PPmjmTjiTiimmiPPmjiTiimmiemTccePmTcceP110()()NnntctnTmNiiTjmiiNmmNiiTjmiiNmmTjeccmTeccmTe102*101102*1112,,,第六章相位编码脉冲信号特点：①主峰（码长相同都一样）②旁瓣③敏感性；对称性8雷达信号分析与处理TT,第六章相位编码脉冲信号五、模糊函数的切割1.二相编码信号的自相关函数（切割）9雷达信号分析与处理5(,0)0TT3T3T5T5T1110(1)112(1)1(,0)(,0)1(,0)(,0)PmPiimimPPmPccmTPmTmPmPimiiccm102)0,(-5TT2T3T4T5T0-4T-3T-2T-T04200112233440321011223340222021324012303140024040(0,0)5(1,0)0(2,0)1(3,0)0(4,0)1iiiiiiiiiiiiiiiccccccccccccccccccccccccccccccccccccccccKc第六章相位编码脉冲信号结论：①{Ck}决定自相关函数形状②主峰高度，旁瓣电平③非周期性2.切割10雷达信号分析与处理00.02B00.01B0.05B-30-20-10010203000.10.20.30.40.50.60.70.80.91T(,0.05)B-30-20-10010203000.10.20.30.40.50.60.70.80.91T(,0.02)B-30-20-10010203000.10.20.30.40.50.60.70.80.91T(,0)-30-20-10010203000.10.20.30.40.50.60.70.80.91T(,0.01)B第六章相位编码脉冲信号结论：①主峰②时移③旁瓣④多普勒敏感3.切割结论:二相编码信号和时宽为PT的单载频矩形脉冲信号、线性调频脉冲信号一样，具有相同的测速性能。11雷达信号分析与处理0sin()(0,)sin()PTcPTPT(0,)01PT1PT第六章相位编码脉冲信号6.3二元伪随机序列一、二元随机序列和二元伪随机序列特性：①平衡性②蝉联性③自相关函数区别：①有限/无限②频谱③重复实现二、最大长度序列（M序列）1、产生：n级线性反馈移位寄存器M序列的周期为：反馈联接方式共有：12雷达信号分析与处理21nP21nn移位脉冲输出寄存器号IIIIIIIIII输出初始状态0010无第一状态10010（＋）第二状态11001（－）第三状态11100（＋）第四状态01110（＋）第五状态10111（－）第六状态01011（－）第七状态00101（－）第八状态10010（＋）第九状态11001（－）第六章相位编码脉冲信号2、模糊函数特点：①图钉型；②多峰；③旁瓣电平变化规律。13雷达信号分析与处理21111222211100011(,)(,)(,)PPmPPmjmTjiTjiTiimiimmimiemTccemTccePPTT,第六章相位编码脉冲信号3、自相关函数（周期性）方法一：方法二：序列―――＋＋－＋―――＋＋－＋―――＋＋－＋（不移位）―――＋＋－＋―――＋＋－＋―――＋＋－＋（移1位）＋―――＋＋－＋―――＋＋－＋―――＋＋－（移2位）－＋―――＋＋－＋―――＋＋－＋―――＋＋结论：①双值电平，MSR=20logP；②多峰；③P→∞，；④周期性自相关函数。周期的选择：①；②14雷达信号分析与处理2121T,0121nnnT其它()MRP2T7T1/701max/2pT(,0)()tmax12dpTf第六章相位编码脉冲信号4.M序列截短序列（1）定义从M序列中截取一个周期形成的码。截取位置任意，但其性能不一样。（2）自相关函数+－++－－－原序列－－－++－+镜像序列————————————————－+－－+++－+－－+++－+－－++++－++－－－+－++－－－－+－－+++代数和+－++－－－—————————————————-1，0，-1，0，-1，0，7，0，-1，0，-1，0，-115雷达信号分析与处理第六章相位编码脉冲信号原序列{+-++---}:[7，0，-1，0，-1，0，-1]截断序列{+-++---}：[7，0，-1，0，-1，0，-1]{--+-++-}：[7，-2，-1，1，-3，0，1]{-+-++--}：[7，-2，-1，0，-1，0，1]结论：①自相关函数非双值电平，旁瓣与截取位置有关；②；③非周期.16雷达信号分析与处理7T07(,0)20log(1)MSRpp第六章相位编码脉冲信号三、巴克（Barker）序列1.定义2.频谱（13位巴克码为例）{Ck=＋＋＋－－－＋－－＋－}17雷达信号分析与处理1200(,0)100PmKKmKPmmccm或212sin)213sin(12)(sin1)(fTfTfTcPTTffTfT00.511.522.533.500.20.40.60.811.21.4第六章相位编码脉冲信号3、模糊函数特点：①单峰②轴分布，轴分布③旁瓣4、自相关函数特点：①主旁瓣形状②MSR=22.3dB③与白噪声自相关函数相似18雷达信号分析与处理第六章相位编码脉冲信号5、性能13位巴克码和同样时宽线性调频信号比较。①、距离分辨力高（1）有效带宽19雷达信号分析与处理2346KB2266KK或12345678910111213123456013位巴克码相位2(FM)Ltkt相位位数01567289310411512613(t)T(t)πT(t)πT(t)πT(t)πT(t)πT(t)πT312.12W巴342WB线第六章相位编码脉冲信号距离自相关函数线性调频信号巴克码②、速度分辨力相同两种信号的时宽相同时，其速度分辨力相同，因为它们的有效时宽都是由时宽决定。（模糊图在多普勒轴交点相同）20雷达信号分析与处理1BTTTB261361eeTT巴线线性调频巴克码(,0)TT01B11B第六章相位编码脉冲信号③、测距精度高④、旁瓣电平⑤、压缩比⑥、多普勒敏感信号⑦、码型捷变21雷达信号分析与处理2022TTB巴22204133)(TB线0002261.56T巴线线22.3MSRdB巴13.2MSRdB线第六章相位编码脉冲信号6增加巴克码长度的方法(1)、概念组合巴克码就是用某一个巴克码作为基本码元〔称为内码〕，组成另一个新的巴克码〔称为外码〕。[++-+，++-+，++-+，++-+，++-+，--+-，--+-，++-+，++-+，--+-，++-+，--+-，++-+，](2)、自相关函数计算①公式22雷达信号分析与处理)}4(,)4(-,)4(,)4(-)4(,)4(,)4(,-)4(,)4(,)4(,)4(,)4(,)4({)13(0iiiiiiiiiiiiiBBBBBBBBBBBBBB])1[()1()()()(00iiiiLKRKRKLRKRRiiiLKKLLLLK)1(),1(,2,1,0),1(,2,,1,000第六章相位编码脉冲信号用三位巴克码组成四位巴克码23雷达信号分析与处理01-113-13452,0{++−+,++−+,++−+,++−+,++−+,−−+−,−−+−,++−+,++−+,−−+−,++−+,−−+−,++−+}0()[1014101]R，，，，，，01,2,3K，0,1,2,...,9,10,11()[10301]iR，，，，第六章相位编码脉冲信号②简便法原则：a.把外码和内码的自相关函数相乘；即用外码的自相关函数的每个值，逐项对内码自相关函数值进行加权；b.把乘积按内码长度进行分段；c.找出对称轴，用“对称迭加”对相关值进行修正。例6.1：R0=[3，0，-1],Ri=[2，-1][3，0，-1]×[2，-1][6，-3︳0，0︳-2，1]修正后：[6，-3︳0，1︳-2，1]24雷达信号分析与处理第六章相位编码脉冲信号例6.2：R0=[4，-1，0，1]，Ri=[3，0，-1][4，-1，0，1]×[3，0，-1]=[12，0，-4︳-3，0，1︳0，0，0︳3，0，-1]修正后：[12，1，-4，-3，0，1，0，-1，0，3，0，-1]③按25雷达信