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DOI：10.12132/ISSN.1673-5048.2018.0038
摘要：步进频合成宽带技术是一种易于雷达工程实现的距离高分辨技术，但其对目标速度估计十分敏感。逆V步进频波形具有天然的高精度测速性能，在得到目标速度后，通过调整信号参数可将目标距离像移到无杂波区。因此，逆V步进频波形适用于对地目标探测雷达。根据目标速度调整步进频波形参数，在合成宽带成像仿真过程中实现目标和杂波的分离。结果表明，该方法能够准确估计目标速度，并根据目标运动速度自适应调整脉冲重复时间，使得目标距离像与杂波具有可分性。
关键词：对地目标探测雷达;杂波检测;逆V步进频波形;目标检测
中图分类号：TJ765;TN958文献标识码：A文章编号：1673-5048（2019）04-0088-07
0引言
20世纪60年代末期，步进频率脉冲雷达波形改善距离分辨率的原理就已被提出，但由于当时频率合成器水平有限，对其只进行理论的研究，并未实现真正应用。随着现代频率合成器技术的发展，可以保证在宽频带发射条件下每个发射脉冲调谐在单个离散频率点处，这使得步进频率脉冲雷达得到真正的应用，并迅速出现在现代雷达各种领域，如GPR，SAR，ISAR等[1-2]。近年来，对于步进频合成宽带波形体制，国内外学者和研究机构提出一些相关的信号处理方法[3-10]，如基于运动目标的距离多普勒耦合的无杂波区检测方法。与PD体制相比，合成宽带无杂波区检测方法不要求目标迎头运动，但是对目标速度范围存在限制。目前，多款基于步进频率体制的超宽带探地雷达系统已经被广泛应用，如Mercury-A和Mercury-B探地雷达，以及PSI公司的FLGPR系统和SRI研究所的FLGPSAR系统等。
逆V步进频波形具有天然的高精度测速性能，选择逆V步进频波形要研究相应的无杂波区检测算法，更适用于对地目标探测。在无杂波区检测中，无杂波区对杂波区的相对大小越大，所容许的速度估计误差和速度范围越大，但增大了目标成像时间。在实时性要求苛刻的场合，通过精确的速度估计，可以精确调整波形参数，使无杂波区稍大于杂波区即可。
4结论
本文建立了基于逆V波形的信号模型，对无杂波区特性、基于逆V波形的无杂波区检测方法及波形参数的设计方法进行了理论分析。结合工程应用中波形参数部分可调整的特点，选择以调整脉冲周期作为解决无杂波区参数调整的切入点，找到一条适合工程应用的无杂波区检测算法的解决方案。
参考文献：
[1]周启荣.步进频率探地雷达距离旁瓣抑制研究[D].长沙：国防科技大学，2008.
ZhouQirong.RangeSideLobeSuppressingofSteppedFrequencyGroundPenetratingRadar[D].Changsha：NationalUniversityofDefenseTechnology，2008.（inChinese）
[2]王雅，陶海红，代品品，等.基于多帧积累的海面弱小慢速目标检测算法[J].航空兵器，2018（2）：43-48.
图3杂波抑制测速与调整PRI过程
Fig.3CluttersuppressingvelocitymeasurementandadjustingPRIprocess
WangYa，TaoHaihong，DaiPinpin，etal.WeakandSlowTargetsDetectionAlgorithmforSeaSurfaceBasedonMultipleFrameAccumulation[J].AeroWeaponry，2018（2）：43-48.（inChinese）
[3]刘宁波，丁昊，田永华，等.基于组合分形特征的海杂波中目标检测方法[J].航空兵器，2018（2）：38-42.
LiuNingbo，DingHao，TianYonghua，etal.TargetDetectionMethodinSeaClutterBasedonCombinedFractalCharacteristics[J].AeroWeaponry，2018（2）：38-42.（inChinese）
[4]GillGS.SimultaneousPulseCompressionandDopplerProcessingwithStepFrequencyWaveform[J].ElectronicsLetters，1996，32（23）：2178-2179.
[5]JeongHR，KimHT，KimKT.ApplicationofSubarrayAveragingandEntropyMinimizationAlgorithmtoSteppedFrequencyISARAutofocus[J].IEEETransactionsonAntennasandPropagation，2008，56（4）：1144-1154.
[6]劉静，李兴国.毫米波高分辨率雷达运动补偿研究[J].现代雷达，2004，26（7）：21-23.
LiuJing，LiXingguo.ResearchonMotionCompensationinMMWHighResolutionRadar[J].ModernRadar，2004，26（7）：21-23.（inChinese）
[7]孔月玲，刘逸平.步进频率雷达目标运动补偿方法研究[J].火控雷达技术，2008，37（4）：41-44.
KongYueling，LiuYiping.StudyonTargetMotionCompensationMethodsforSteppedFrequencyRadar[J].FireControlRadarTechnology，2008，37（4）：41-44.（inChinese）
[8]刘峥，张守宏.步进频率雷达目标的运动参数估计[J].电子学报，2000，28（3）：43-45.
LiuZheng，ZhangShouhong.EstimationofTargetMotionParameterinaSteppedFrequencyPulsesRadar[J].ActaElectronicaSinica，2000，28（3）：43-45.（inChinese）
[9]蔡飞，樊世杰，范红旗，等.一种逆V频率步进雷达的速度估计方法[J].雷达科学与技术，2011，9（1）：39-43.
CaiFei，FanShijie，FanHongqi，etal.ANovelVelocityEstimationMethodofInverseVShapeSteppedFrequencyRadar[J].RadarScienceandTechnology，2011，9（1）：39-43.（inChinese）
[10]HillGS.StepFrequencyWaveformDesignandProcessingforDetectionofMovingTargetsinClutter[C]∥ProceedingsofIEEEInternationalRadarConference，1995：573-578.
摘要：步进频合成宽带技术是一种易于雷达工程实现的距离高分辨技术，但其对目标速度估计十分敏感。逆V步进频波形具有天然的高精度测速性能，在得到目标速度后，通过调整信号参数可将目标距离像移到无杂波区。因此，逆V步进频波形适用于对地目标探测雷达。根据目标速度调整步进频波形参数，在合成宽带成像仿真过程中实现目标和杂波的分离。结果表明，该方法能够准确估计目标速度，并根据目标运动速度自适应调整脉冲重复时间，使得目标距离像与杂波具有可分性。
关键词：对地目标探测雷达;杂波检测;逆V步进频波形;目标检测
中图分类号：TJ765;TN958文献标识码：A文章编号：1673-5048（2019）04-0088-07
0引言
20世纪60年代末期，步进频率脉冲雷达波形改善距离分辨率的原理就已被提出，但由于当时频率合成器水平有限，对其只进行理论的研究，并未实现真正应用。随着现代频率合成器技术的发展，可以保证在宽频带发射条件下每个发射脉冲调谐在单个离散频率点处，这使得步进频率脉冲雷达得到真正的应用，并迅速出现在现代雷达各种领域，如GPR，SAR，ISAR等[1-2]。近年来，对于步进频合成宽带波形体制，国内外学者和研究机构提出一些相关的信号处理方法[3-10]，如基于运动目标的距离多普勒耦合的无杂波区检测方法。与PD体制相比，合成宽带无杂波区检测方法不要求目标迎头运动，但是对目标速度范围存在限制。目前，多款基于步进频率体制的超宽带探地雷达系统已经被广泛应用，如Mercury-A和Mercury-B探地雷达，以及PSI公司的FLGPR系统和SRI研究所的FLGPSAR系统等。
逆V步进频波形具有天然的高精度测速性能，选择逆V步进频波形要研究相应的无杂波区检测算法，更适用于对地目标探测。在无杂波区检测中，无杂波区对杂波区的相对大小越大，所容许的速度估计误差和速度范围越大，但增大了目标成像时间。在实时性要求苛刻的场合，通过精确的速度估计，可以精确调整波形参数，使无杂波区稍大于杂波区即可。
4结论
本文建立了基于逆V波形的信号模型，对无杂波区特性、基于逆V波形的无杂波区检测方法及波形参数的设计方法进行了理论分析。结合工程应用中波形参数部分可调整的特点，选择以调整脉冲周期作为解决无杂波区参数调整的切入点，找到一条适合工程应用的无杂波区检测算法的解决方案。
参考文献：
[1]周启荣.步进频率探地雷达距离旁瓣抑制研究[D].长沙：国防科技大学，2008.
ZhouQirong.RangeSideLobeSuppressingofSteppedFrequencyGroundPenetratingRadar[D].Changsha：NationalUniversityofDefenseTechnology，2008.（inChinese）
[2]王雅，陶海红，代品品，等.基于多帧积累的海面弱小慢速目标检测算法[J].航空兵器，2018（2）：43-48.
图3杂波抑制测速与调整PRI过程
Fig.3CluttersuppressingvelocitymeasurementandadjustingPRIprocess
WangYa，TaoHaihong，DaiPinpin，etal.WeakandSlowTargetsDetectionAlgorithmforSeaSurfaceBasedonMultipleFrameAccumulation[J].AeroWeaponry，2018（2）：43-48.（inChinese）
[3]刘宁波，丁昊，田永华，等.基于组合分形特征的海杂波中目标检测方法[J].航空兵器，2018（2）：38-42.
LiuNingbo，DingHao，TianYonghua，etal.TargetDetectionMethodinSeaClutterBasedonCombinedFractalCharacteristics[J].AeroWeaponry，2018（2）：38-42.（inChinese）
[4]GillGS.SimultaneousPulseCompressionandDopplerProcessingwithStepFrequencyWaveform[J].ElectronicsLetters，1996，32（23）：2178-2179.
[5]JeongHR，KimHT，KimKT.ApplicationofSubarrayAveragingandEntropyMinimizationAlgorithmtoSteppedFrequencyISARAutofocus[J].IEEETransactionsonAntennasandPropagation，2008，56（4）：1144-1154.
[6]劉静，李兴国.毫米波高分辨率雷达运动补偿研究[J].现代雷达，2004，26（7）：21-23.
LiuJing，LiXingguo.ResearchonMotionCompensationinMMWHighResolutionRadar[J].ModernRadar，2004，26（7）：21-23.（inChinese）
[7]孔月玲，刘逸平.步进频率雷达目标运动补偿方法研究[J].火控雷达技术，2008，37（4）：41-44.
KongYueling，LiuYiping.StudyonTargetMotionCompensationMethodsforSteppedFrequencyRadar[J].FireControlRadarTechnology，2008，37（4）：41-44.（inChinese）
[8]刘峥，张守宏.步进频率雷达目标的运动参数估计[J].电子学报，2000，28（3）：43-45.
LiuZheng，ZhangShouhong.EstimationofTargetMotionParameterinaSteppedFrequencyPulsesRadar[J].ActaElectronicaSinica，2000，28（3）：43-45.（inChinese）
[9]蔡飞，樊世杰，范红旗，等.一种逆V频率步进雷达的速度估计方法[J].雷达科学与技术，2011，9（1）：39-43.
CaiFei，FanShijie，FanHongqi，etal.ANovelVelocityEstimationMethodofInverseVShapeSteppedFrequencyRadar[J].RadarScienceandTechnology，2011，9（1）：39-43.（inChinese）
[10]HillGS.StepFrequencyWaveformDesignandProcessingforDetectionofMovingTargetsinClutter[C]∥ProceedingsofIEEEInternationalRadarConference，1995：573-578.