洪興勇
（中國電子科技集團公司第三十八研究所，安徽 合肥 230031）
摘要：解距離模糊是中頻脈沖重復頻率的脈沖多普勒雷達關鍵技術之一。提出了采用快速余差查表法有效解決PD雷達距離模糊問題的算法。該算法的運算量較少，實時處理能力強。以3重CPI進行仿真實驗，表明該算法能夠保證低虛警概率和較高的解模糊的正確性，并能夠滿足PD雷達信號處理的實時處理要求。
關鍵詞：PD雷達；解距離模糊；快速；余差查表法
中圖分類號：TN957文獻標識碼：ADOI： 10.19358/j.issn.1674-7720.2017.04.025
引用格式：洪興勇.基于快速余差查表法的脈沖多普勒雷達解距離模糊算法［J］.微型機與應用，2017,36（4）：84-86.
0引言
機載雷達以下視方式探測低空目標時，目標、地海雜波和雷達三者之間存在相對運動，目標回波強度遠遠小于地面和海雜波強度［1］。脈沖多普勒（PD）利用頻域濾波區分目標和地海雜波。PD在機載雷達信號處理上得到廣泛的應用。由于PD模式雷達大多采用高中脈沖重復頻率（PRF），因此存在距離和速度模糊的問題。PD體制雷達的解模糊是機載雷達信號處理在實際應用中的首要問題。解模糊的性能取決于解模糊算法，解模糊算法的好壞直接影響目標的檢測概率和虛警概率，進而直接影響機載雷達的數據處理、跟蹤能力和探測威力。正確性和實時性是衡量解模糊算法的兩個要素。
PD雷達采用多重頻的PRT方式避免距離模糊現象發生。最近文獻［23］提出新算法：余差查表法、群算法、滑窗相關器法和加權快速聚類法解距離模糊，而這些算法都是在孫子定理（余數法）、查表法和一維聚類基礎上提出來的。孫子定理法優點是快速準確且計算量小，其缺點是要求PRT兩兩互質（互質是指相互之間沒有公約數，但不一定都是質數）和出錯概率很大（由于各種干擾、噪聲和雜波存在）。一維集算法優點是解模糊的精度很高，其缺點是運算量大。查表解模糊算法具有計算簡單和出錯概率小的優點。利用余數法和查表法的優點，本文提出了一種快速余差查表解距離模糊算法。
1PD雷達距離模糊問題
設PD雷達發射信號的脈沖重復周期為Tr，發射信號波長為λ，雷達探測回波目標的時間延遲為t，c為光速。t>Tr時，雷達發射脈沖探測目標的回波要經過幾個脈沖重復周期以后才能被雷達接收機接收到，使發射和接收脈沖頻譜對應關系在頻域出現混亂現象，在同一距離上可能出現幾個目標的頻譜。這種現象稱作雷達模糊距離。雷達最大不模糊距離為：
Rmax=cTr2（1）
當t≤Tr時,PD雷達探測的目標距離不模糊,如圖1所示; 當t>Tr時,PD雷達探測的距離模糊，如圖2所示。
PD雷達產生距離模糊的原因是：PD雷達無法直接區分一個特定回波是哪個脈沖所發射的。
PD體制雷達采用多個不同脈沖重復頻率（CPI=1/PRF）fi的發射信號解決距離模糊問題。PD雷達系統帶寬B決定的距離單元大小ΔR，ΔR=C2B。假設有N個脈沖重復頻率fi(1,2,…,N)，不同fi(1,2,…,N)所對應的距離單元數分別為Ri(1,2,…,N)，目標回波在N個不同fi所對應的可視距離分別為ri(1,2,…,N)，則雷達探測目標的真實距離單元為R，其中，Ri、ri和R都是以距離單元為單元。N個CPI測出一組相關測量值，并組成一個同余方程組：
ri=R%Ri,i=1,2,…,N（2）
該式形成過程是一維空間到多維有限空間變換。而解模糊問題其實就是從多維有限空間到一維有限空間變換［4］。
2建立距離余差表
解距離模糊總是在脈沖雷達最大探測距離單元數和最小探測距離單元數之間進行求同余方程。在每個CPI 中，目標距離的最大模糊次數是有限的。所以本文在雷達探測威力范圍內，以每個重頻CPI的最大不模糊距離的整數倍數為步進，分別計算出r′1,r′2,...,r′M存放到解距離模糊表中。3重CPI余差表的建立步驟如下：
（1）在雷達探測威力范圍內，分別列出目標對于每個PRF所有可能的距離模糊倍數對應的距離R1,R2,…，RK，其中，K取決于Rki=ri+kiRuai(i=1,2,3)中的ki(i=1,2,3)。
（2）按照3重CPI計算的Rua1、Rua2、Rua3從小到大排列。
（3）根據雷達探測距離的最大距離單元數R′max和最小距離單元數R′min，以3重CPI建立余差距離表如表1所示。
（4）PD雷達探測某個距離為R的目標，從表1快速查找每個CPI所對應的可視距離mod(R,Ruai)，查找結果大于或等于2個CPI ，則表明解距離模糊完成，PD雷達在距離R上所探測目標是實際存在的目標。
（5）如果i<K,跳轉到步驟（3）和（4）。表1距離模糊余差表距離單元號CPI1CPI2CPI3R′minMod(R′min,Rua1)Mod(R′min,Rua2)Mod(R′min,Rua3)R′Mod(R′,Rua1)Mod(R′,Rua2)Mod(R′,Rua3)R′maxMod(R′max,Rua1)Mod(R′max,Rua2)Mod(R′max,Rua3)
3算法工程實現
根據各個CPI探測目標經恒虛警（CFAR）檢測后的點跡原始信息，填寫模糊距離表。圖3解距離模糊的流程圖如果滿足解模糊準則，則輸出目標點跡的幅度和頻道信息；如果不滿足解模糊準則，則判斷是否解距離模糊結束。如果解距離模糊沒有結束，則將距離單元加1重新解距離模糊。解距離模糊的工程實現流程如圖3所示。
4仿真實驗
本文以3重CPI為例，采用2/3準則，PD雷達系統帶寬為0.5 MHz，雷達探測最大距離單元數為6 000。利用本文提出的算法對雷達探測目標經CFAR檢測后的回波進行解距離模糊，最后輸出結果是以距離單元和多普勒頻道來表示目標點跡信息。每個CPI在CFAR檢測后的目標很多，且該目標包括很多噪聲，解距離模糊后CPI1、CPI2和CPI3所探測的目標點跡分別如圖4~圖6所示。
通過仿真實驗可知，圖4~圖6表示該算法的運算能力能夠達到雷達信號處理在某一波位上實時處理能力的要求，保證解模糊結果具有很高準確性，可有效抑制虛警概率。
5結論
本文提出一種針對PD雷達的基于快速余差查表法的解距離模糊算法，該算法關鍵就是建立余差距離表。以重CPI為例，滿足2/3準則，進行仿真實驗。仿真實驗結果表明，該算法可有效地降低解距離模糊的運算量，適應PD雷達信號處理對于實時性的要求，并且具有很高的解模糊準確率，能有效抑制虛假目標。
參考文獻
［1］ 賁德,韋傳安,林幼權.機載雷達技術［M］.北京：電子工業出版社，2006.
［2］ 曾濤,龍騰.一種脈沖多普勒雷達解模糊新算法［J］.電子學報,2000,28(12):99101.
［3］ 吳濤,屈強,袁嗣杰,等.一種低重頻脈沖雷達速度模糊解算的新方法［J］.系統仿真學報,2009，21(S2)：31-33，42.
［4］ 洪一.脈沖多普勒雷達的速度模糊求解［J］.現代科學與技術,1995(1)：18-23.